Talajszegezés Dr. Móczár Balázs ghs.

Az előadások a következő témára: "Talajszegezés Dr. Móczár Balázs ghs."— Előadás másolata:

1 Talajszegezés Dr. Móczár Balázs ghs

2 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. ghs

3 Alkalmazási területek: Ideiglenes és/vagy végleges megtámasztás
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 ghs

4 Korrózióvédelem (hosszú élettartam vagy végleges alkalmazásnál):
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 Georács és füvesítés ghs

5 Bevezető ghs

6 Bevezető ghs

7 Bevezető ghs

8 Bevezető ghs

9 Bevezető ghs

10 Bevezető ghs

11 Bevezető ghs

12 Bevezető ghs

13 (Maradó felület/felületvédelem) (Alátét) Temporary facing
Bevezető Angol szószedet: Existing road Reinforcement (Meglévő útpálya) (Vasalás) Road widening Nail head (Pályaszélesítés) (Talajszegfej) Premanent facing Washer (Maradó felület/felületvédelem) (Alátét) Temporary facing Bearing plate (Ideiglenes felület) (Teherelosztó lemez) Original ground surface Welded wire mesh (Eredeti terepvonal) (Hegesztett háló – betonacél háló) Cast-in-place reinforced concrete Steel bar (Helyben készített/adott esetben lőtt beton) (Acél horgony) Grout Geocomposite strip drain (Habarcs – cementhabarcs) (Geokompozit drénszallag) ghs

14 Alkalmazási lehetőségek
ghs

15 Alkalmazási lehetőségek
ghs

16 Alkalmazási lehetőségek
ghs

17 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 ( mm), macskakő (63-200) tartalmú talajok Puha, nagyon puha finomszemcsés talajok Szerves talajok Mállott kőzetek, kedvezőtlen gyenge síkok jelenlétével, karsztkőzetek ghs

18 Talajszegezés előnyei:
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”) ghs

19 Talajszegezés hátrányai:
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 ghs

20 Concrete retaining wall (Talajjavítás) (Beton támfal) Metal Bin
Költségek Angol szószedet: Soil mixed Concrete retaining wall (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) ghs

21 Vízszintes alakváltozások talajkiemelés hatására Talaj-szegek közötti
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 ghs

22 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. ghs

23 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 ghs

24 Várható elmozdulások/süllyedések
A süllyedések mértékét befolyásoló paraméterek: Talajadottságok Szegek kiosztása Biztonsági tényező Az egyes lépcsők közötti kiemelés magassága Felszíni terhelés nagysága ghs

25 Tönkremeneteli mechanizmusok
A talajszeggel megtámasztott szerkezetek legfontosabb tönkremeneteli mechanizmusai: Globális stabilitásvesztést okozó mechanizmusok Rézsű stabilitásvesztése (talajszeget metsző csúszólappal) Rézsűcsúszás Rézsű vízszintes elcsúszása ghs

26 Tönkremeneteli mechanizmusok
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 ghs

27 Tönkremeneteli mechanizmusok
Talajszeg kihúzódás-vizsgálata kísérleti úton: Laboratóriumi és helyszíni kísérletek alapján ■■■□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□ ghs

28 Tönkremeneteli mechanizmusok
Talajszeg kihúzódás-vizsgálata kísérleti úton: Laboratóriumi és helyszíni kísérletek alapján Építési módszer Talajtípus Fajlagos köpenymenti ellenállás csúcsértéke-kN/m2 Béléscső vezetés nélkül fúrt szeg Nem-plasztikus iszap 20-30 Közepesen tömör (iszapos) homok 50-75 Tömör iszapos homok, kavics 80-100 Nagyon tömör iszapos homok, kav. Lösz 25-75 Kemény agyag 40-60 Kemény agyagos iszap 40-100 Kemény homokos agyag ghs

29 Tönkremeneteli mechanizmusok
A talajszeggel megtámasztott szerkezetek legfontosabb tönkremeneteli mechanizmusai: Homlokfelület tönkremeneteli mechanizmusai Képlékeny csuklók kialakulása Talajszegfej kiszakadása Talajszegfej rögzítésének tönkremenetele ghs

30 Munkatérhatárolás/rézsűstab. talajszeggel (tervezés)
A mintakeresztszelvény felvétele, a tönkremenetel szempont- jából 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 határ- állapotban) Külső állékonyság/globális állékonyságvesztés ellenőrzése A felső konzol ellenőrzése (a felső rézsűél és az első talajszegsor között) A homlokfal ellenőrzése Használhatósági határállapotok ellenőrzése ghs

31 Munkatérhatárolás/rézsűstab. talajszeggel (tervezés)
Egyszerűsített módszerek: Feszültségmegoszlás a talajszegen belül ghs

32 Munkatérhatárolás/rézsűstab. talajszeggel (tervezés)
Egyszerűsített módszerek: Biztosítatlan fal állékonysága teherbírási határállapotban ghs

33 Munkatérhatárolás/rézsűstab. talajszeggel (tervezés)
Egyszerűsített módszerek: Egyetlen talajszeggel biztosított fal állékonysága teherbírási határállapotban ghs

34 Munkatérhatárolás/rézsűstab. talajszeggel (tervezés)
Egyszerűsített módszerek: Talajszeggel biztosított fal állékonysága teherbírási határállapotban ghs

35 Munkatérhatárolás/rézsűstab. talajszeggel (tervezés)
Stabilitás ellenőrzése numerikus módszerekkel Talajszeggel biztosított fal állékonysága határállapotban ghs

36 Munkatérhatárolás/rézsűstab. talajszeggel (tervezés)
Kiosztás megválasztása: GYAKORLATI szempontok! (A változat állékonysága megfelelő, de rengeteg építési nehézséget okozhat!) ghs

37 Tönkremeneteli mechanizmusok
Talajszegezés „ökölszabályai” Fal hajlása: 1:8-1:10 L: talajszeg hossza; H: munkagödör mélysége (rézsűmagasság); D: injektálás átmérője; d: talajszeg átmérő; S: egy talajszegre jutó homlokfelület. 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 0,6-1,1 (13-19)10-4 Márgás, regolit kőzetek 0,5-1 0,15-0,2 (1-2,5)10-4 ghs

38 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. ghs

39 Ellenőrizzük a rézsű állékonyságát! – GeoSlope 2007
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! ghs

40 Ellenőrizzük a rézsű állékonyságát! – GeoSlope 2007
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 állékonyságvesz-tése bekövetkezne! ghs

41 Bond diameter – a szeg+cementhabarcs átmérője: 0.1 m
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: 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 ghs

42 Mintafeladat ghs

43 Mintafeladat ghs

44 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 22 m ghs