Transcript Letöltés
1
Feladat ismertetés
Vasbeton vázas épület pince tömbjét körítő horgonyzott résfal szerkezet
3 pinceszint → 9-10 méter mélységű munkagödör kiemelés
Tervezett résfal szerkezet CSAK munkatér-határolás funkciót lát el (!)
Külső oldali föld- és víznyomás felvétele
Alsó agyagrétegbe bekötve kizárja a munkatérből a talajvizet
NEM függőleges teherhordó szerkezet
A megoldás CSAK egy keresztmetszetet vizsgálatának bemutatására szorítkozik
A valóságban MINDEN (különböző) keresztmetszet vizsgálni kell – a különböző
talajrétegződés, befogási mélység, stb. ismeretében
A számítás alapú tervezés az EC7 szerinti parciális tényezők figyelembevételével
készült
■□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□
2
Feladat ismertetés – keresztmetszet vázlatos skicc rajza
■■□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□
3
Figyelembeveendő szabványok
MSZ EN 206-1
Betonok (és korrózióvédelem)
MSZ EN 10080
Betonacél (általános követelmények)
MSZ EN 1990
A tervezés alapjai
MSZ EN 1991-1 Terhek, hatások - általános hatások
MSZ EN 1991-2 Terhek, hatások - hidak terhei
MSZ EN 1992-1 Vasbetonszerkezetek tervezése, általános szabályok
MSZ EN 1997-1 Geotechnikai tervezés, általános szabályok
MSZ EN 1997-2 Geotechnikai tervezés, vizsgálatok
MSZ EN 1998-1 Tervezés földrengésre, általános szabályok
MSZ EN 1998-5 Tervezés földrengésre, alapozás és geotechnikai szempontok
MSZ EN 1538
Résfalépítési előírások (kivitelezés)
MSZ EN 1537
Talajhorgony épitési előírások (kivitelezés)
■■■□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□
4
Szerkezet osztályba sorolása
MSZ EN 1990 szerint: CC2 kárhányad osztály (közepes) RC2 megbízhatósági
osztály. A tervellenőrzést az DL2 osztály szerint kell végrehajtani (tervezővel
azonos képzettségű ellenőr, de lehet ugyanannak a cégnek az alkalmazottja), a
helyszíni ellenőrzés az IL2 osztály előírásai szerint.
MSZ EN 1997-1 szerint: 2. geotechnikai kategória (közepes)
MSZ EN 1998-1 szerint: II. fontossági osztály (közönséges épület)
Fentieknek megfelelően a modelltényező KFI= 1,0, azaz a szabványokban
megadott parciális tényezők alapértéke növelés vagy csökkentés nélkül
használandó a számításban (törési kockázat P 10-4, megbízhatósági index
3,7 , ld. MSZ EN 1990). Földrengés szempontjából I= 1,0, azaz a referencia
gyorsulást (agR) nem kell növelni.
A szerkezet tervezési élettartama TLR= 50 év.
A fentieken túl célszerű a résfalszerkezetet vízzárósági követelmény szerint is
osztályba sorolni. Erre nincs EC előírás, de lényeges előre megfogalmazni az
elvárásokat a későbbi viták megelőzésére ill. a megítélés szubjektivitásának
kiküszöbölésére (pl. a vonatkozó osztrák ÖBV Richtlinie vagy más előírás szerint)
■■■■□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□
5
Ta l a j f i z i k a i j e l l e m z ő k v i z s g . , t a l a j m e c h a n i k a i f e l t á r á s o k
Feltárások helyszínrajza
■■■■■□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□
6
Ta l a j f i z i k a i j e l l e m z ő k v i z s g . , t a l a j m e c h a n i k a i f e l t á r á s o k
3.F. fúrásszelvény
■■■■■■□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□
7
Ta l a j f i z i k a i j e l l e m z ő k v i z s g . , t a l a j m e c h a n i k a i f e l t á r á s o k
Jellemző talajszelvény
■■■■■■■□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□
8
Ta l a j f i z i k a i j e l l e m z ő k v i z s g . , t a l a j m e c h a n i k a i f e l t á r á s o k
Talajfizikai jellemzők
1. Feltöltés
Nedv. térfogatsúly (kN/m3)
n
2. Agyagos 3. Homokos
iszap
kavics
4. Kavicsos
homok
5. Miocén
agyag
16,0-17,0
19,0-20,0
20,0*
20,0*
18,9-20,7
20,0
20,0*
20,5*
21,0
20,5*
21,0
20,3
22,0*
N.térf.súly– kar.
nk (kN/m3)
Tel.térf.súly–kar.
sk (kN/m3)
16,9
20,0*
Surlódási szög
()
22-24
12-14
34-36
32-34
23,9-19,7
Surl.szög – kar.
k ()
c (kPa)
22
12
33
31
21
0
40-50
0
0
62-85,5
ck (kPa)
0
36
0
0
59
CPT - átlag
qm (MPa)
2
5,6
18,5
24,8
13
Összeny. modulus
Es (MPa)
5
9
40
50
25
Ágyazási tényező
K (kN/m3)
15.000
15.000
35.000
30.000
25.000
Kohézió
Kohézió – kar.
■■■■■■■■□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□
9
Ta l a j f i z i k a i j e l l e m z ő k v i z s g . , t a l a j m e c h a n i k a i f e l t á r á s o k
Talajvíz-viszonyok:
A talajvíz nyugalmi szintje 5,28 - 6,25 m közötti terepszint alatt mélységben,
94,74 – 93,75 Bm. szintek között jelentkezett; mindenütt az agyagos iszap
(clSi) rétegben helyezkedik el
Becsült maximális talajvízszint: 97,5 Bm.; A mértékadó talajvízszint a fenti
értékeknél 50 cm-rel magasabb szinten veendő figyelembe.
A talajvíz beton agresszivitása XA1 kitéti osztályú az MSZ EN 206-1 szerint. Ez
alapján a tervezendő min. betonszil. C30/37 osztályú, min. cementadagolás
300 kg/m3 CEM II tipusú cement, maximális víz-cement tényező 0,55.
Talajvízszint
Fúrások jele
Terepszint
Relatív (m)
Abszolút (Bm)
Dátum
1. F
100,40
- 5,63
94,77
2011.09.15.
2. F
100,00
- 5,10
94,90
2011.09.15.
3. F
100,00
- 5,25
94,75
2011.09.16.
4. F
100,43
- 4,76
95,67
2011.09.16.
■■■■■■■■■□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□
10
Földrengés jellemzők
A területre jellemző földrengési paraméterek az MSZ EN 1998-1 szerint:
Maximális vízszintes referencia gyorsulás agR= 0,14g (Budapest területe),
figyelembeveendő átlagos értéke a MMK Tartószerkezeti Tagozat
állásfoglalása szerint cs= 0,7-szeres.
Az épület fontossága II. osztályú, így I= 1,0.
A figyelembe veendő vízszintes gyorsulás végeredményben ag= cs I agR
0,1g
A környező felszín közel sík és az épület fontossági tényezője (I ) sem
nagyobb 1,0-nél, így topográfiai növelő tényezőt nem kell alkalmaznunk.
A talajkategória besorolás „C” osztályú. Ez alapján a talajra jellemző tényező
S= 1,15.
A részletek mellőzése mellett megállapíthatjuk, hogy a talajszelvény
adottságai olyanok, hogy talaj megfolyósodással számolnunk nem kell (lásd
MSZ EN 1998-5).
A talajok közül a homokos kavics és a kavicsos homok rétegekben a
vízáteresztőképesség k 10-4 m/sec. A talajok akkor tekinthetőek dinamikailag
vízzárónak, azaz olyannak, amiben a földrengés nyomán nem keletkezik
dinamikus víznyomás többlet, ha k 510-4 m/sec, azaz ezekben a rétegekben
ezt is figyelembe kell vennünk.
11
■■■■■■■■■■□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□
Figyelembeveendő teherbírási és használhatósági hat.áll.
TEHERBÍRÁSI HAT. ÁLL.
HASZNÁLHATÓSÁGI HAT. ÁLL.
Ideiglenes – építési állapotok
1. Földkiemelés horgonyzási munkaszintig
2. Beépült horgony megfeszítése
3. Teljes földkiemelés (horgony működik)
4. Horgony levágás (födémtám működik)
Tartós - végállapot
5. Résfalat födémek támasztják
Rendkívüli állapotok
- Robbanás, ütközés, horgony túlfeszítés
Szeizmikus állapotok - földrengés
- Földrengés építés közben
6. Földrengés megépült pincetömbnél
Teherbírási határállapotok - ULS
STR - szerkezeti törési határállapotok
- Résfal törése (M, N, V ill. kombinációi)
- Résfal átszúródása horgonyfejnél
- Horgonyfej törése, torzulása
- Horgonyszár szakadása
- Horgony kihúzódása a befogásból
GEO – talajtöréses határállapotok
- Résfal befogási talajellenállás kimerülés
- Horgony befogási talajellenáll. kimerülés
- Belső stabilitás vesztés
- Külső stabilitás vesztés (ált. állékonyság)
HYD – hidraulikus talajtörés
EQU– merevtestszerű stabilitásvesztés
UPL – felúszási tönkremenetel
FAT – fáradási tönkremenetel
Használhatósági határállapotok - SLS
- Alakváltozás
- Repedéstágasság
12
■■■■■■■■■■■□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□
Figyelembeveendő teherbírási és használhatósági hat.áll.
A listában áthúzással jelöltük azokat az állapotokat, amelyek vizsgálata a
horgonyzott résfal esetén nem szükséges az alábbiak miatt:
Ennél a szerkezetnél rendkívüli állapotok vagy nem fordulnak elő, vagy azok
nyilvánvalóan nem okozhatnak olyan terhelést, ami mértékadó lehetne a
többi állapothoz képest.
Az építési állapotok élettartama néhány hónapban, maximum fél évben
mérhető. Szeizmikus állapotban a szabványos figyelembeveendő referencia
gyorsulás (agR) 50 éves épület tervezési élettartamhoz adott, rövidebb
időtartam esetén redukálható a I tényezővel.
ag = I agR; I = (TLR / TL)-1/3 0,2 ; TLR = 50 év épület élettartam
TL 0,5 év építési időtartam
Építéskor ag 0,2 0,1g 0,02g nyilvánvalóan elhanyagolhatóan kicsi.
A horgonyfej minősített gyártmány, elegendő a megfelelő terméket
kiválasztani a horgonyerő függvényében.
A szokásos horgony injektált befogási hosszak többszörösen megfelelnek a
feszítőkábel lehorgonyzására, így ezt ellenőrizni felesleges.
Az EQU, UPL, FAT határállapotok a horgonyzott résfalszerkezet esetén nem
fordulnak elő.
■■■■■■■■■■■■□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□
13
Földnyomás és víznyomás figyelembevétele
Az alkalmazott szoftverek (pl. Plaxis, Geo5, stb.) maguk számítják a föld- és
víznyomást, amihez az alábbi megfontolásokat kell figyelembe vennünk:
A földnyomás számításánál a résfal mindkét oldalán figyelembe kell venni a
földtömeg és a résfalfelület közötti súrlódást. Ennek értékét szokásosan a talaj
súrlódási szögének 2/3-ára lehet felvenni (= 2/3k).
Az EC7 nem ír elő figyelembeveendő minimális földnyomás értéket, így az
magas kohéziójú talajoknál aktív állapotban akár nulla is lehetne. Másfelől
előírás az is, hogy kohéziós talajoknál gondolni kell arra, hogy a résfal és a
hátoldali talaj között kialakulhat minimális hézag, amibe a víz felülről befolyik.
Így a szerkezetre ható föld- és víznyomás együttes értékét legalább akkorának
kell felvenni, mint a szerkezet magassága mentén kialakuló víznyomás nagysága.
Építési (ideiglenes) tervezési állapotokban a földnyomást figyelembe vehetjük a
szoftver által számított, a résfal elmozdulásával arányos értékkel.
Végállapotban a szerkezet élettartamának megfelelő hosszú idő alatti utántömörödés hatására a külső oldalon kialakulhat a nyugalmi földnyomás. A
víznyomás nagyságát ekkor a mértékadó talajvízszintből kell számítani.
■■■■■■■■■■■■■■□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□
14
Földnyomás és víznyomás figyelembevétele
Szeizmikus tervezési állapotban a földnyomást nem a hagyományos elméletek
szerint számítjuk. A dinamikus hatással is növelt földnyomást valamint a
dinamikus víznyomás többletet az MSZ EN 1998-5 „E” mellékletében
ismertetett Mononobe-Okabe módszer szerint vehetjük figyelembe. (pszeudostatikus számításmód)
Teljes földnyomás: ed(z) = h *(1kv) K, ahol
* – nedves vagy vízalatti térf.súly (hatékony vagy teljes fny.)
K – földnyomás tényező
Mononobe-Okabe képletekkel
kh = (ag/g)S / r (r = 1 résfalnál), kv = 0,33kh
A víznyomást a rövid idejű terhelésnek megfelelően felvett talajvízszintből
számíthatjuk, ez célszerűen az építési állapotokéval egyező építési vízszint lehet.
Din. Víznyomás: q(z) = 7/8 kh v(hz)1/2
h = vízmagasság réstalptól,
z = ordináta vízfelszíntől lefele
■■■■■■■■■■■■■■■□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□
15
Igénybevételek és alakváltozások – DA2 és DA3
DA-2 igénybevétel:
EEd = γE (anom, Xk , Frep) ERd !
SLS
ULS
ERd = ERk / R
γE= 1,0
γE= 1,35
horgonyerő
földellenállás
R= 1,1
R = 1,4
A fentiek alól kivétel az általános állékonyság vesztés határállapota, azaz
esetünkben a GEO külső stabilitásvesztés határállapot, amikor a DA-3 tervezési
módszert kell alkalmazni.
DA-3 igénybevétel:
EEd = (anom, Xd, Fd) ERd = (anom, Xd, Fd) ! (γE= γR= 1,0)
Xd = Xk / X
=c=1,35 cu= 1,5 = 1,0
Fd = Gd+Qd= G Gk + Q Qk
G=1,0/1,35
(geotech./felszerk.)
Q=1,3/1,5 (geotech/felszerk.)
■■■■■■■■■■■■■■■■□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□
16
Igénybevételek és alakváltozások számítása
A számításokat a példa szerinti egy jellemző résfal keresztmetszetre végezzük el.
Az igénybevételek és alakváltozások számításához az alábbi kiinduló adatokat
vesszük figyelembe:
Felhasznált szoftver: GEO 5, Szádfal ellenőrzési modul, rúdszerkezeti modell.
Talajjellemzők: A talajrétegek talajfizikai jellemzőit azok karakterisztikus
értékeivel vesszük figyelembe a 3. pont szerint, a falsúrlódás = 2/3k.
Talajvízszintek: Figyelembevett talajvízszint építési és szeizmikus tervezési
állapotban az építési vízszint, végállapotban a mértékadó vízszint. Víznyomást
a réstalpig figyelembe veszünk (a kvázi vízzáró agyagban is), azaz hatékony
feszültségekkel és víznyomással számolunk.
Földnyomás: Ideiglenes állapotokban a szoftver az elmozdulás függvényében
számítja, tekintettel az alsó és felső korlátokra (aktív és passzív földnyomás)
és a talaj rugóállandójára. A végállapotban nyugalmi földnyomást kell
figyelembe vennünk, ennek tényezőit rétegenként a Jáky-féle Ko= 1 - sink
összefüggésből számíthatjuk. Mivel csak egy „K” érték adható meg a teljes
résfalhossz mentén, esetünkben K= 0,85 értékkel számolunk. A „K” tényezőt
becsléssel ill. próbálgatással kell megállapítani úgy, hogy az így számított
minimális nyomásábra kb. legyen azonos a hatékony nyugalmi földnyomás és
víznyomás ábra összegével.
■■■■■■■■■■■■■■■■■□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□
17
Igénybevételek és alakváltozások számítása
Hajlítási merevség: A biztonság javára a szoftver adataival számolunk,
névleges 60 cm-es vastagsággal és a C20/25 beton Ecm értékével.
Talajhorgony merevsége, előfeszítő ereje: Elegendő pontosságú előzetes
becslésként 10,0 cm2 feszítőkábel keresztmetszetet veszünk figyelembe
horgonyonként, horgonykiosztás alaprajzilag 2,50 m-enkénti. A szoftver 1,0 m
résfalsávot számít, így a horgonymerevségnél 10,0/2,50= 4,0 cm2/m kábel
keresztmetszetet kell figyelembe venni. Az ellenőrző feszítések szerint a
hasonló talajviszonyok közt épített kábeles horgonyok merevsége R 20.000
kN/m (darabonként), így azt 20.000/2,50 8.000 kN/m/m fajlagos értékkel
vehetjük figyelembe. Az előfeszítő erőt célszerűen az előre becsült maximális
horgonyerő karakterisztikus értékének 70-90%-ára lehet felvenni, ekkor
biztosított elegendő résfal előremozdulás a földnyomás csökkenéséhez, de az
nem túlzottan nagy mértékű, ami nagy felszínsüllyedéshez és károkhoz
vezethetne.
Alaplemez ill. födém merevség: Építési állapotokban érdemes figyelembe
venni a támasz rugalmas összenyomódását és időarányos zsugorodását. Ezek
mértéke R 100.000 kN/m/m körüli értéket ad esetünkben. Végállapotban a
nyugalmi földnyomás hosszú idő után, a már összenyomódott és
lezsugorodott támaszra adódik át, ami így nem szenved további érdemi
összenyomódást, így ekkor a támaszt célszerű végtelen merevnek tekinteni. 18
■■■■■■■■■■■■■■■■■■□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□
Igénybevételek és alakváltozások számítása
Külső terhelések: Esetünkben épületteher nincs a szakadólapon belül. A résfal
felső síkja feletti talaj súlyát és a felszínen levő hasznos terhet kell figyelembe
vennünk, ez utóbbit 1,1-szeres növelő tényezővel. A hasznos felszíni terhet
építési állapotban 10 kN/m2-re vesszük fel, végállapotban pedig az MSZ EN
1991-2 szerinti járda és jármű-terheléssel számolunk, III. terhelési osztályú
közúttal (önkormányzati út) és LM1 terhelési modellel számolva. Szeizmikus
állapotban nem kell felszíni hasznos teherrel számolnunk (2= 0 a
járműteherre).
Földnyomás szeizmikus tervezési állapotban: Dinamikus hatással is növelt
földnyomást a szoftver számítja a Mononobe-Okabe módszer szerint. A
függőleges túlterhelést elhanyagoljuk, azaz kv=0 (az MSZ EN1998-5 ezt
megengedi), a vízszintes túlterhelés kh= 0,1.
Dinamikus víznyomás többlet szeizmikus állapotban: A középső homokos
kavics és kavicsos homok rétegekben olyan a vízáteresztőképesség, hogy
kialakulhat a nyomástöbblet, az alatta és felette levő rétegekben nem. A
biztonság javára azonban a teljes víz alatti hosszon figyelembe vesszük, értékét
a szoftver számítja. (Mononobe-Okabe).
■■■■■■■■■■■■■■■■■■■□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□
19
Karakterisztikus igénybevételek és elmozdulások szám.
■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□
20
Karakterisztikus igénybevételek és elmozdulások szám.
■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□
21
Karakterisztikus igénybevételek és elmozdulások szám.
■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□
22
Karakterisztikus igénybevételek és elmozdulások szám.
■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□
23
Karakterisztikus igénybevételek és elmozdulások szám.
■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■□□□□□□□□□□□□□□□□□□□
24
Karakterisztikus igénybevételek és elmozdulások szám.
■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■□□□□□□□□□□□□□□□□□
25
K a r. i g é n y b e v é t e l e k m a x i m á l á b r á j a ( 1 - 6 t e r v. á l l . )
■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■□□□□□□□□□□□□□□□□□
26
Igénybevételek tervezési értékének számítása - ULS
Az igénybevétel tervezési értéke (DA-2):
EE,d = 1,35 EEk
Résfal hajlítás belül:
mEk = 459 kNm/m; mEd = 620 kNm/m kívül a maximális értéket (272 kNm/m)
a közvetlen megtámasztás miatt levághatjuk, közelítően 90%-ot veszünk figy.be mEk = 0,9 272 = 245 kNm/m; mEd = 331 kNm/m
Résfal nyomóerő:
a horgonyerő lefele ható komponensét elhanyagoljuk (kis erő, ideiglenes
állapot), végállapotban pedig nincs nyomóerő
nEk 0; nEd 0
Résfal nyíróerő:
a maximális értéket (304 kN/m) a közvetlen megtámasztás miatt levághatjuk,
közelítően 80%-ot veszünk figyelembe
vEk = 0,8 304 = 243 kN/m; vEd = 328 kN/m
Horgonyerő:
pEk = 303 kN/m; pEd = 409 kN/m (fajlagos) feltéve, hogy a horgonyok kiosztási
távolsága kb. B= 2,50 m
PEd = 2,50 409 = 1.022 kN (egy horgonyra)
■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■□□□□□□□□□□□□□□□□
27
Igénybevételek tervezési értékének számítása - SLS
Az igénybevétel tervezési értéke:
EE,ser = EEk
Résfal hajlítás:
repedéstágasságot a stabilizálódó végállapotban (5.) ellenőrizzük, a biztonság
javára az ottani igénybevételekre (a víznyomást még csökkenthetnénk átlagos
vízszintre)
belül mEser = mEk = 221 kNm/m
kívül mEser = mEk = 0,9 272 = 245 kNm/m
Résfal alakváltozás:
a maximális elmozdulás a maximálábráról leolvasható. Ennek értékét
repedésmentes keresztmetszet feltételezésével számítottuk, de a tapasztalat
szerint ez elég jól közelíti a valóságos értéket, korrekcióra nincs szükség.
Max. vízszintes elmozdulás
exk= 26 mm (résfal tetején)
■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■□□□□□□□□□□□□□□□
28
Határállapotok ellenőrzése – ULS (STR résfal törés ell.)
A résfalra ható igénybevételek
hajlítás belül:
kívül:
nyomóerő:
nyíróerő:
A résfal vasalásának felvétele:
belül végigmenő
erősítés
kívül végigmenő
erősítés
kengyelezés
mEd= 620 kNm/m
mEd= 331 kNm/m
nEd = 0
vEd = 328 kN/m
18,0 cm2/m (0,3%)
+17,0 cm2/m, 35,0 cm2/m
18,0 cm2/m (0,3%)
+14,0 cm2/m, 32,0 cm2/m
14/40 armatúrán végigmenő
14/15 nyíróerő maximumnál
■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■□□□□□□□□□□□□□□
29
Határállapotok ellenőrzése – ULS (STR résfal törés ell.)
A vasalás részleteivel itt nem foglakozunk (armatúrák kialakítása stb.). A résfal
ellenőrzése a fenti igénybevételekre, a részletszámítások mellőzésével az MSZ
EN 1992-1 szerint:
Beton C20/25 fcd = 13,3 N/mm2; betonacél: B500B fyd = 433 N/mm2;
Betonfedés 7,0 cm kengyelen, d= 60,0–(7,0+1,4+2,0/2+1,0) = 49,6 cm
Hajlítási teherbírás:
Végigmenő alapvasalás 18,0 cm2/m
mRd= 364 kNm/m
Erősített rész belül
35,0 cm2/m
mRd= 664 kNm/m 620 Megfelel
Erősített rész kívül
32,0 cm2/m
mRd= 614 kNm/m 331 Megfelel
Nyírási teherbírás:
Feltéve, hogy egy 2,00 m széles armatúrába kettőzött kengyeleket épí-tünk
be, a nyírási kengyelek fajlagos kersztmetszeti területe (4 db 14 szár az
armatúra kb. 2,50 m széles résfalmezőjében) asw= 4 1,5 / 2,50 = 2,4 cm2/m
Kengyelezés figyelembe vétele nélkül
VRdc = 228 kN/m
14/15 kengyelezésnél (maximum)
VRds = 395 kN/m 328 Megfelel
■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■□□□□□□□□□□□□□
30
Határállapotok ellenőrzése – ULS (STR résfal átsz. ell.)
Az átszúródásra mértékadó állapot az lesz, amikor a horgonyt túlfeszítéssel
ellenőrizzük. Esetünkben a próbaerő Pp= 1.175 kN, a horgony hajlása =25,
ennek résfalra merőleges komponense akarja átszúrni a résfalat. Az átszúródási
teherbírás minimumát (vasalás figyelembevétele nélkül) az MSZ EN 1992-1
szerint számítjuk, a részletek közlése nélkül.
Alátét (ék) alaprajzi méretei:
a/b = 30/40 cm
Résfal adatai:
v = 60 cm, d = 49,6 cm, beton C20/25, betonacél B500B
Átszúródási vonal kerülete :
U1 = 2(a+b)+4d = 2(30+40) + 449,6 = 763 cm
Átszúródó kúp talpfelülete:
A1 ≈ (a/4+b/4+2d)2 = (0,075+0,10+0,99)2 = 4,3 m2
Talpreakció kúpon (levonható): q ≈ 100 kN/m2 (biztonság javára)
Átszúróerő tervezési értéke:
VEd = (1,15 Pp cos ) – A1 q = (1,15 1175 cos25) – 4,3 100 = 795 kN
Fajl. átszúr. teherbír. minimum: vRdc,min = 0,03 kN/cm2
Átszúródási teherbírás:
VRd= U1dvRdc,min = 76349,60,03 = 1.135 kN 795 Megfelel !
■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■□□□□□□□□□□□□
31
H a t á r á l l a p o t o k e l l e n ő r z é s e – U L S ( S T R h o r. s z á r s z a k . e l l . )
A horgonyokra ható húzóerő tervezési értéke PEd = 1.022 kN. A horgony átvételi
vizsgálatánál ennek 115%-ára lesz felfeszítve, így a horgony acéltestre ható
Maximális próbaerő:
Pp= 1,15 1022 = 1.175 kN
Alkalmazott acéltest: 7 db Fp 139/1770 kábel (fpd= 137,0 kN/cm2, A = 1,39
cm2/db). Az acél kábelköteg teherbírását az MSZ EN 1992-1 szerint számítjuk.
Acéltest teherbírása:
NRd = 7 1,39 137,0 = 1.330 kN 1.175 Megfelel
Biztonság szakadásra:
FS = (PEd /E) / NRm = (1022/1,35)/(71,39177,0) = 0,44 0,6 Megfelel
■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■□□□□□□□□□□□
32
Határállapotok ellenőrzése – ULS (GEO résfal befog. ell.)
Ellenőriznünk kell, hogy a résfal belső oldalán mobilizált földellenállás megfelelő
tartalékkal rendelkezik a talajtöréssel szemben. Elvileg az összes tervezési
állapotra igazolni kellene, gyakorlatilag azonban csak a 3. tervezési állapot
(teljes földkiemelés horgony megtámasztással) lesz a mértékadó. Ebben az
állapotban legnagyobb a földmegtámasztás reakciója, és ekkor a modellünk
kéttámaszú tartó (felül horgony, alul földtámasz), ahol az egyik támasz kiesése
teljes tönkremenetelhez vezet. (A későbbi állapotokban többtámaszú tartóvá
alakul, ez kedvezőbb.)
■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■□□□□□□□□□□
33
Határállapotok ellenőrzése – ULS (GEO résfal befog. ell.)
A vizsgálatnál ellenőrizni kell, hogy a mobilizálódott földellenállás és a
földellenállás lehetséges maximuma, azaz a passzív földnyomás egymáshoz
képest legalább γR= 1,4 biztonsággal rendelkezik. A korábbiakban az
igénybevételszámítást a karakterisztikus értékekre végeztük el, így a számított
földellenállásnak is a karakterisztikus értékei állnak rendelkezésünkre, amelyet
azonban növelni kellene (DA-2 eset) γE= 1,35 tényezővel a tervezési értékhez.
Ehelyett egyszerűbben úgy járhatunk el, hogy a számított karakterisztikus földellenállást hasonlítjuk össze a passzív földnyomással, és a megkívánt teljes
„eredő” biztonság értékét FS = γE γR = 1,35 1,4 = 1,89 értéknek tekintjük.
Víznyomás belső oldalon
V= 80 kN/m
Mobilizált hatékony földnyomás
E’eff 580 kN/m
A hatékony passzív földnyomás egyszerűen számítható a szokásos módon, kézi
módszerrel. A passzív földnyomás tényezőjét (Kp) az MSZ EN 1997-1 szabvány
C.21 ábrájáról (115. oldal) olvashatjuk le a belső surlódási szög (k) és = 2/3k
falsurlódás figyelembevételével.
Hatékony passz. Földnyomás
’p= Kp h ’k + 2 ck Kp1/2
Az ábra eredője
E’p = 1.160 kN/m
A teljes biztonság
FS = E’p / E’eff = 1160 / 580 = 2,0 1,89 Megfelel
■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■□□□□□□□□□
34
Határállapotok ellenőrzése – ULS (GEO horgony befog.
ell., feszítési adatok)
A talajbefogás ellenőrzése két lépésben történik:
A számítás során egyszerű tapasztalati diagrammokat szokás használni,
amelyek a talajtípus és a horgonyzási technológia, injektáló nyomás stb.
alapján adják meg az ellenállás figyelembevehető értékét.
Másfelől az elkészített horgonyokat is ellenőrizni kell. Minden egyes horgony
átvételi vizsgálaton esik át, ahol azt felfeszítik legalább 1,15PEd értékre (15%
túlterhelés) és ellenőrzik a kúszási viselkedését is.
Esetünkben a befogási hossz 7,00 m, furatátmérő 15-18 cm, talaj kavicsos
homok és homokos kavics, takarás befogás felett min. 5,0 m, az injektálás 2-3
alkalommal, összesen kb. 80-100 lit/fm anyaggal történik, a zárónyomás p 30
bar. Az ellenőrzéshez a régi MI 04-194-82 tapasztalati diagrammját használjuk
fel.
■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■□□□□□□□□
35
Határállapotok ellenőrzése – ULS (GEO horgony befog.
ell., feszítési adatok)
Meg kell határoznunk a horgony feszítésének főbb értékeit is, hogy az
összhangban legyen a számításoknál figyelembevettekkel. Meg kell adnunk a
szükséges maradó előfeszítő erőt, a feszítési veszteségeket, a blokkoló erőt ill.
az átvételi vizsgálat próba-erejét.
Szükséges maradó előfeszitő erő:
Esetünkben kb. a végleges horgonyerő karakterisztikus értékének 80%-át vettük
figyelembe.
Pf = 0,80 (PEd /1,35) = 0,80 (1022 /1,35) 605 kN
Relaxációs veszteség.
A kábel R1 osztályú, kihasználtsága 75% alatti (tényleges feszültségre),
élettartama max. 6 hónap, így a feszültségveszteség kb. 3%
Pr = 0,03 (PEd /1,35) = 0,03 (1022/1,35) 23 kN
■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■□□□□□□□
36
Határállapotok ellenőrzése – ULS (GEO horgony befog.
ell., feszítési adatok)
Ékcsúszási veszteség:
Ékcsúszás mértéke kb. É= 6 mm (tapasztalat), szabad szakasz kábelhossza
Lsz = 9,00 m, előtét kábelhossz Le= 1,20 m (résfaltól a feszítő puskába való
rögzítésig)
Pé= É Es As / (Lsz + Le) = 0,6 19500 (7 1,39) / (900 + 120) 112 kN
Blokkoló erő:
A szükséges maradó előfeszítő erőt kell növelni a veszteségekkel.
PB = Pf + Pr + Pé = 605 + 23 + 112 = 740 kN
Próbaerő ellenőrző feszítéshez (átvételi vizsgálat):
A próbaerő legalább a horgonyerő tervezési értékének 115%-a legyen
(ideiglenes horgony, lásd MSZ EN 1537).
Pp = 1,15 PEd = 1,15 1022 = 1.175 kN
■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■□□□□□□
37
Határállapotok ellenőrzése – ULS (GEO horgonyzott résfal
belső stabilitás ellenőrzése)
Az ellenőrzés a horgonyzott földék egyensúlyát vizsgálja. A tönkremenetel itt az
lehet, ha a földék előre borulva veszíti el a stabilitását. A számítás a Kranz –
Ostermayer módszer szerint történik, grafoanalitikusan . A horgony befogási
szakasz közepéhez a résfal talpától vagy a nyíróerő nullponttól szerkesztett földék
egyensúlyát vizsgáljuk (lásd az ábrát), és az ottani erőkből szerkesztett
vektorsokszögből kiadódó lehetséges fajlagos horgonyerőnek (F) kell nagyobbnak
lenni az igénybevételszámítás szerinti szükségesnél. A megkívánt biztonság
parciális tényezője horgonynál γR= 1,1.
■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■□□□□□
38
Határállapotok ellenőrzése – ULS (GEO horgonyzott résfal
belső stabilitás ellenőrzése)
A mértékadó a 3. tervezési állapot (teljes földkiemelés horgonymegtámasztással),
ekkor a legnagyobb a horgonyerő. A grafoanalitikus számítást a Geo5 szoftver
elvégzi, az ábrán látható eredményeket kapjuk.
Horgonyerő fajl. tervezési értéke:
pEd = 409 kN/m
Horgonyerő lehetséges tervezési értéke:
FRd = F / R = 527 / 1,1 = 479 kN/m
A fentiek szerint:
pEd FRd
■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■□□□□
Megfelel
39
Határállapotok ellenőrzése – ULS (GEO horgonyzott résfal
külső stabilitás ellenőrzése)
Ez az ellenőrzés a résfalnak és a környező földtömegnek egy lehetséges
körcsúszólap mellett történő stabilitásvesztését vizsgálja.
■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■□□□
40
H a t á r á l l a p o t o k e l l e n ő r z é s e – U L S ( H Y D – h i d . t a l . t ö r. )
Ez az ellenőrzés annak biztonságát vizsgálja, hogy amennyiben a réstalp alatt
szivárgás indulna meg (bár az agyagtalaj ott kvázi vízzáró), akkor sem fordulhat elő
a gödörfenék talajánál hidraulikus talajtörés, ami az alsó földmegtámasztás
megszűnésével járna.
Esetünkben igazolandó:
G ∙ imax ∙ v G ∙ ’ 1,35 Imax ∙ 10,0 0,9 ’, azaz ’ 15 Imax
■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■□□
41
Határállapotok ellenőrzése – SLS
A számított elmozdulásokat kell figyelembe venni, melyek karakterisztikus értéke
a maximálábrákon jelenik meg. A résfal láthatóan közel mereven mozdul ill. billen
előre, behajlás lényegében nincs. Az alakváltozás itt nyilvánvalóan nem okoz
problémát, azonban foglalkozni kellene a résfal mögött lazuló földtömeg miatt
keletkező felszínsüllyedésekkel ill. annak a környezetre gyakorolt hatásaival
(épületsüllyedés, közművezeték elmozdulás stb.), ez azonban meghaladja ennek a
példának a kereteit.
Max. vízszintes elmozdulás:
ex,k = 26 mm (résfal tetején)
Résfal teljes hossza:
L = 13,00 m
Kéttámaszúnak tekinthető hossz:
L’ ≈ 10,00 m (nyomatéki nullpontok közt)
Relatív elmozdulás:
L’/ex,k = 1000/2,6 = 385 200 Megfelel!
A repedéstágasság számítását az MSZ EN 1992-1 szerint végezzük, ennek
részleteit itt mellőzzük.
■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■□
42
Kivitelezési, üzemeltetői kérdések
A szerkezet kivitelezése, annak monitoringja, helyszíni ellenőrzése stb. olyan
speciális terület
következő órán!
Néhány lényeges szempont:
A résfal kivitelezésével, annak technológiai, minőségi stb. követelményeivel
kapcsolatban az MSZ EN 1538 előírásait kell követni.
A talajhorgonyzásra a fentiekhez hasonlóan az MSZ EN 1536 az irányadó.
A fenti szabványok és a kivitelező cég vonatkozó technológiai utasításai
előírják a speciális mélyépítési munkák végrehajtásának és monitoringjának,
dokumentálásának elemeit, részleteit. Lényeges elem, hogy a szerkezetek
szokásos elmozdulásmérései mellett (résfal vízszintes elmozdulása kellően
sűrű függélyekben) mérjük a külső környezet elmozdulásait is.
Az építés kihatási távolságát általában a gödörmélység kétszeresére
becsülhetjük, ezen a területen belül mérni kell az épületek ill. a felszín
elmozdulásait. Természetesen erre a területre előzetesen el kell végezni az
épületek, közművek állapotfelmérését ill. statikai analízisét a várható
hatásokra.
A résfalak általában fenntartási és üzemeltetési igényt nem támasztanak. (A
talajhorgony esetünkben csak építési segédszerkezet, néhány hónapos
élettartam után, a födémek beépültekor visszavágásra kerül.)
■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■
43