Talajszegezés Dr. Móczár Balázs ghs

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

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

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

Bevezető ghs

Bevezető ghs

Bevezető ghs

Bevezető ghs

Bevezető ghs

Bevezető ghs

Bevezető ghs

Bevezető ghs

(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

Alkalmazási lehetőségek ghs

Alkalmazási lehetőségek ghs

Alkalmazási lehetőségek ghs

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 (200-630 mm), macskakő (63-200) tartalmú talajok Puha, nagyon puha finomszemcsés talajok Szerves talajok Mállott kőzetek, kedvezőtlen gyenge síkok jelenlétével, karsztkőzetek ghs

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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. 120-240 Lösz 25-75 Kemény agyag 40-60 Kemény agyagos iszap 40-100 Kemény homokos agyag 100-200 ghs

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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: 60 kPa Kiosztás: vízszintes értelemben 1.5 méter (nail spacing), 7 sorban, 10 méteres hosszal. Bar capacity (szeg ellenállása): Talajszeg biztonsági tényezője: 1.0 Szeg nyírási ellenállása: 0 kN ghs

Mintafeladat ghs

Mintafeladat ghs

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