Talajhorgonyzás (Meszlényi Zs.)

Az előadások a következő témára: "Talajhorgonyzás (Meszlényi Zs.)"— Előadás másolata:

1 Talajhorgonyzás (Meszlényi Zs.)
tervezés építés (ellenőrzés) Meszlényi Zsolt Strabag-MML Kft. Talajhorgonyzás (Meszlényi Zs.)

2 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) Ábra : horgony részei ! Talajhorgonyzás (Meszlényi Zs.)

3 Horgonyok felhasználási lehetőségei
Támszerkezetek reakcióerőinek felvétele Alagútfalazat és külső kőzettömeg együttdolgoztatása Talajhorgonyzás (Meszlényi Zs.)

4 Horgonyok felhasználási lehetőségei
Ez meg mi ? Hídfők ferde húzóerőinek felvétele (függesztett és hárfahidak) Felúszni akaró szerkezet lehorgonyzása Talajhorgonyzás (Meszlényi Zs.)

5 Horgonyok felhasználási lehetőségei
Magas súlypontú szerkezet alapozásának rögzítése (torony , kémény stabilizálása felborulás ellen) Stabilizálás vízáramlás okozta erők ellen Talajhorgonyzás (Meszlényi Zs.)

6 Horgonyok felhasználási lehetőségei
Rézsű felszín stabilizálás (pl. sziklarézsűk bevágásban) Kikötői partfalak hátrahorgonyzása Talajhorgonyzás (Meszlényi Zs.)

7 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 !) Különleges horgonyok ? Elektr. Szigetelt , visszabontható Talajhorgonyzás (Meszlényi Zs.)

8 Injektált szakasszal befogott horgonyok
Befogás az injektált szakaszon a talajba „befeszítve” Erőátadás a talaj és a befogási rész közti nyírás által Kedvezően alkalmaz-ható tömör szemcsés talajokban (e  0,6) és kemény agyagokban (Ic > 1,0) Magyarországon ez a legelterjedtebb módszer Fotó kell ! Talajhorgonyzás (Meszlényi Zs.)

9 Mechanikus befogású horgonyok
Befogás mechanikus szerkezettel . Veréssel lehajtva , majd feszítéssel meg-húzva . A szárnyak kihúzódás közben kinyílnak . Befogás a passzív földellenállás mobili-zálásával . Nagy feszítési hossz (speciális sajtó) , kis erőkre , ideiglenes Talajhorgonyzás (Meszlényi Zs.)

10 Expandált befogású horgony - kialakítás
Befogás a lehajtott horgony fejének „felfújásával” . Erőátadás a passzív földellenállás mobilizálásával . Kedvező puha agyagokban Talajhorgonyzás (Meszlényi Zs.)

11 Expandált befogású horgony – építési fázisok
Fúrás , horgonytest beépítése furatba Befogási szakasz kiinjektálása cement-habarccsal Horgonyfej felszerelés , korrozióvédelem Feszítés , ellenőrzés , lehorgonyzás Talajhorgonyzás (Meszlényi Zs.)

12 Expandált befogású horgony – acél befogótest
Befogási szakasz (expandált test) különböző állapotaiban Talajhorgonyzás (Meszlényi Zs.)

13 Injektált rúdhorgony kialakítása - gyártmány
Ideiglenes és állandó is lehet Furatba , cement-habarcsba beépítve Szabad szakaszon PVC cső a rúdon (csú-szik a habarcsban) Állandónál a befogás is PVC bordáscsővel védve (korrozió) , és belül is feltöltve ha-barccsal Talajhorgonyzás (Meszlényi Zs.)

14 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.)

15 Injektált rúdhorgony kialakítása - gyártmány
Külső injektálócsövek és mandzsetták kialakítása Fej részei : alátét elem és önzáró lehorgonyzó anya Talajhorgonyzás (Meszlényi Zs.)

16 Injektált kábelhorgony kialakítása - gyártmány
Ideiglenes és állandó is Furatba , cementhabarcs-ba beépítve a szerkezetet Ideiglenes : kábel szabad szakaszon PVC borítással Állandó : PVC csőben az egész , belül is feltöltve a befogás cementhabarccsal Injektálócső PVC , szele-pekkel , külső-belső Fej : alátétlemez , lehor-gonyzó elem (ékes) Részeit beirni Talajhorgonyzás (Meszlényi Zs.)

17 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.)

18 Különleges talajhorgonyok
Visszabontható horgonyok . Gyengített keresztmetszet , kábelek egyenként „kitéphetők” a befogási szakaszból Elektromosan szigetelt horgonyok (kóboráram korrózió) Nem fémes horgonyok (FRP szálas rudakkal) Speciális horgonyok , pl. bontható , elektr. Szig., FRP Talajhorgonyzás (Meszlényi Zs.)

19 Talajhorgonyokra vonatkozó főbb szabványok
Eurocode 0 (MSZ EN 1990) – A tervezés alapjai Méretezés elvi alapjai , biztonsági szintek , kielégítendő kritériumok stb. Eurocode 7 (MSZ EN ) – Geotechnikai tervezés 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 – Geotechnical investigation and testing . Testing of anchorages . A próbaterhelések végrehajtása és kiértékelésének lehetőségei Talajhorgonyzás (Meszlényi Zs.)

20 TALAJHORGONYOK TERVEZÉSE
alapelvek igénybevételszámítás teherbírásszámítás feszítési adatok stabilitásvizsgálat Talajhorgonyzás (Meszlényi Zs.)

21 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.)

22 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.)

23 Horgonyok tervezése – méretezés állapotai
Tervezési állapotok (helyzetek) Tartós (normál) Ideiglenes (pl. építési) Rendkívüli (pl. túlfeszítés) Szeizmikus (földrengés) Határállapotok (tönkremenetelek) Teherbírási EQ stabilitásvesztés UPL felúszás (szerkezetre !) STR fej vagy szár törés fej torzulás (erővesztés) kihúzódás befogási részből GEO kihúzódás talajból FAT kúszás (erővesztés) Használhatósági túlzott elmozdulás (szerkezettel kölcsönhatásban !) Minden tervezési állapotban feleljen meg az összes határállapotra 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 Talajhorgonyzás (Meszlényi Zs.)

24 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 egyen-súlya , előreborulásra) Befogás hossza fajlagos teher-bírás alapján (tapasztalat) , álta-lában 6,o-8,o m Tm. Szakv,túl a területen, hossza – hajlása , hova köt be , ábra Felderítés kellő sűrűséggel és mélységig (térbeli változás) , támszerkezeten kívül is ! (telekhatár ?!) Talajhorgonyzás (Meszlényi Zs.)

25 Horgonyok kiosztása , elrendezése
Pozitív sarok! (egymásra fedő keresztező hor-gonyok) Külön vizsgá-landó , 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.)

26 Horgonyok kiosztása , elrendezése
Pozitív saroknál egyik irányból csőtámasztás!

27 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.)

28 Horgony igénybevételszámítás - módszerek
Determinisztikus módszerek Szerkezet = rúdszerkezet Földnyomást felvesszük mind-két 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.)

29 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 m gödörmélységig jó . Talajhorgonyzás (Meszlényi Zs.)

30 Horgony igénybevételszámítás - módszerek
Síkbeli tárcsamodell (FEM 2D) Szerkezet = rúdszerkezet (EJ) és kontaktelemek talajhoz (surlódás) Földnyomás  FEM analízis . Különböző talajmodellek (Mohr-Coulomb : lineárisan rugalmas , Hardening Soil : felkeményedő) Víznyomás : drénezett vagy drénezetlen állapot , konszolidá-ció figy.-be vétele . Horgony = húzómerevséggel (EA) + előfeszítő erővel . Horgonyerő elmozdulásfüggő ! Talajhorgonyzás (Meszlényi Zs.)

31 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 kategó-riánál . 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.)

32 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 keresztmet-szetű 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 mérték-adó , vékony szerkezet + nagy horgonyerőnél veszélyes ! Talajhorgonyzás (Meszlényi Zs.)

33 Horgony teherbírása – horgonyfej kialakítás
Átvezető acélcső homlok-lemezzel Acélék (merőleges teheráta-dáshoz) – átszúródás ellen elég nagy és merev , lecsúszás ellen homlokle-mezhez hegesztve ! Esetleg erőmérő cella Lehorgonyzó szerelvény – acél alaplap (kábel átvezet-ve) + kúpos ékek Erőmérő cella ! Méretezés acélszerkezetként ! (hegesztett acélszerkezetek és gyári termékek) Talajhorgonyzás (Meszlényi Zs.)

34 Horgony teherbírása – talajellenállás (GEO)
Talajból való kihúzódás és kúszás Teherbírás a tervezéskor tapaszta-lati diagrammok alapján felvéve (esetleg tal.fiz. jellemzőből számítva) Talajtipustól, hossztól , átmérőtől és injektáló nyomástól függ Kivitelezéskor ellenőrzés , tényle-ges 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 ! Becslés diagrammból és ell. – ell: megbízhat. vizsgálatokkal Talajhorgonyzás (Meszlényi Zs.)

35 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. eltűrhe-tő elmozdulásokkal összhangban . Általában %-a a számított horgonyerő alapértékének (karakterisztikus értékének) Relaxációs veszteség (Prel) – táblázatból . Kb. 3-10%-a a számí-tott 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.)

36 Horgony stabilitás ellenőrzése
Hagyományos módon Támszerkezetnél földék egyen-súlya  lehetséges horgonyerő (PL) összehasonlítani a számí-tottal (Pk)  PL/Pk  E ! Lehorgonyzásnál egy horgony-ra eső talajtömb súlya és a számí-tott horgonyerő összehasonlítása , G / Pk  E ! Komplex szerkezet vizsgálata „ - c redukció” módszerrel (teljes stabilitást vizsgál , nem egy adott tönkremenetelt) Kranz, lehorg-nál, fi-c redukció (külső stab) Talajhorgonyzás (Meszlényi Zs.)