Cölöpalapozás.

Az előadások a következő témára: "Cölöpalapozás."— Előadás másolata:

1 Cölöpalapozás

2 Cölöpalapozási alapismeretek

3 A cölöpök definiciója teherátadás a mélyebben levő talajrétegekre
a cölöptalpon és a cölöppaláston függőleges méretére általában H5∙D jellemző a teherbíró réteg mélysége és a befogás szükséges hossza szabja meg építés általában valamilyen "célszerszámmal" felülről, a járósíktól lefelé

4 A cölöpök funkciója, rendeltetése
új építmény alapozása mélyen teherbíró réteg esetén aláüregelődési veszély esetén magas talajvíz esetén a víztelenítés elkerülésére süllyedésérzékeny épület alá régi épület megerősítése épületkárosodás vagy tehernövelés esetén koncepció: teheráthárítás a mélyebb rétegekre síkalap alá, mellé vagy azt átfúrva földtámasztó szerkezet munkatérhatárolásra lejtőstabilizálásra talajjavítás céljából tömörítés talajcsere

5 Új épület pilléreinek alapozása cölöpökkel

6 Kombinált cölöp-lemez alapozás

7 Alapmegerősítő cölöpök

8 Földmegtámasztó cölöpfalak

9 Mélyvibrációval készülő talajjavító cölöp

10 Cölöptípusok mechanikai igénybevétel szerint
Rh Rt Rt Epf Rs Rs Epa Rb nyomott húzott keresztirányban terhelt

11

12 A cölöp- ellenállási összetevők mobilizálódása, arányuk változása

13 Cölöpözési technológiák
Talajhelyettesítéses talajkiemelés üregkitöltés talajlazulás  teherbíráscsökkenés lehajtáskor sem zaj, sem rezgés Talajkiszorításos cölöptest v. alul zárt cső lehajtása talajtömörítés  teherbírásnövekedés lehajtáskor zaj, rezgés

14

15 A cölöpanyag hasznosulása
20 cölöpözési projekt Nápoly mellett vulkáni eredetű talajokban

16 Cölöposztályozás az átmérő szerint
Mikrocölöpök D=8-24 (30) cm főleg alap- megerősítésre speciális technológiákkal „Normál” méretű D=30-80 cm szokványos terhű, érzékeny épületek mindkét technológiával Nagyátmérőjű D> 80 cm nagy terhelésű, érzékeny épületek talajhelyettesítéses technológiával

17 A cölöpök anyaga vasbeton - leggyakoribb
- készítése: helyben (az üregben) bedolgozva előregyártva (egészben v. darabokban) acél, öntött vas - idehaza ritka, bár terjedőben van - keresztmetszete: cső (egyben vagy elemekből) hengerelt profil (H-, I-szelvény) fa - régen gyakori volt, mára szinte eltűnt tájvédelmi okokból vízi építményeknél, - impregnálva szemcsés anyagok - inkább talajjavításra - kő, kavics, salak, meszes v. cementes talaj

18 Talajkiszorításos cölöpök

19 TALAJKISZORÍTÁSOS CÖLÖPÖZÉSI TECHNOLÓGIÁJA
TALAJKISZORÍTÓ ELEM LEHAJTÁSI MÓD CÖLÖPTEST ELŐÁLLÍTÁSA

20 talajkiszorító elem előregyártott vasbeton elemek
négyszögkeresztmetszetű cölöp üreges henger, kúpos cölöp, betoncsődarabok toldás fémelemek acélcső (alul zárt) öntött vas cső hengerelt profilok, zárt szelvények speciális kiszorító fúrószerszám fa

21 lehajtási mód verés vibrálás csavarás sajtolás

22 A talajkiszorításos cölöplehajtás főbb kérdései
befolyásoló tényezők: altalaj, cölöpjellemzők, verési paraméterek összehasonlítható tapasztalat (saját adatbázis) próbacölöpözés dinamikai számítások (hullámegyenlet) ellenőrzés:  din,ny  0,8b  din,h  0,9a,f minősítő paraméter: Ft / Ac (törőerő / cölöpkeresztmetszet) veszélyes zónák: nyomásra: kövesedett réteg, húzásra: átmenet lágy rétegbe qc≈30-40 MPa esetén L=10-15 m hossz és ΔV=6-8 % tömörítés lehetséges max. 0,5 m lökethosszú legyen a verőberendezés 1 % kár elfogadható elvárt pontosság: helyzet: 0,1 m, ferdeség: 4 cm/m segítő módszerek: előverés, előfúrás, vésőzés, előrobbantás, öblítés

23 Talajkiszorításos cölöptípusok MSZ EN 12699

24 előre-gyártott vert vasbeton cölöp

25 Toldások

26 Előregyártott kúpalakú vasbeton cölöp

27 Csavart (screw) cölöp

28 Hidraulikus verőkalapács lánctalpas alapgépen

29

30 Verési adatok mérése és regisztrálása

31 Verési jegyzőkönyv

32 Zárható végű levibrált acélcső helyének kibetonozása

33

34

35 Simplex cölöp elvesző fejű acélcső helyének kibetonozása

36

37 elvesző fejű lecsavart acélcső kibetonozott helye
Fundex-cölöp elvesző fejű lecsavart acélcső kibetonozott helye

38 Omega-cölöp

39

40 Franki-cölöp

41

42 Talajhelyettesítéses cölöpök

43 Talajhelyettesítéses cölöpözés technológiai feladatai
földkiemelés furatállékonyság biztosítása cölöptest készítése betonbevitel betontömörítés vasalás behelyezés

44 FÖLDKIEMELÉS végtelenített spirálfúróval rövid spirálfúróval
kanálfúróval (dobfúróval) koronával markolóval iszapolóval öblítő folyadékkal szivattyúzva

45 A FURATÁLLÉKONYSÁG BIZTOSÍTÁSA
önmagában állékony talajban semmi bennmaradó talajdugóval fúróiszappal (bentonitos "iszappal") béléscsővel előzetes talajszilárdítással

46 CÖLÖPTEST KÉSZÍTÉSE BETONBEVITEL gravitációsan vagy pneumatikusan
betonozó tölcséren vagy fúrószáron keresztül BETONTÖMÖRÍTÉS csömöszölés döngölővel v.csővisszaveréssel vibráció merülő vibrátorral v. csőmozgatással VASALÁSBEHELYEZÉS betonozás előtt beállítva betonba süllyesztve (vibrálva)

47 Méretek, mérettűrések Mérettűrések pontraállás hibája
átmérő 0,3 ≤ D ≤ 3,0 m szélesség wmin ≥ 0,4 m Hossz / szélesség méretarány L / w ≤ 6 ferdeség n ≥ 6 alapfelület A ≤ 10 m2 átmérőarányok Dtalp / D ≤ 2 szemcsés talaj Dtalp / D ≤ 3 kötött talaj Dtörzsmax / D ≤ 2 Mérettűrések pontraállás hibája e ≤ 0,10 m ha D ≤ 1,0 m e ≤ 0,1*D ha 1,0 ≤ D ≤ 1,5 m e ≤ 0,15 m ha D ≥ 1,5 m irányeltérés i ≤ 0,02 m/m ha n ≥ 15 i ≤ 0,04 m/m ha 4 ≤ n ≤ 15

48 A fúrási eljárások főbb szabályai
gyors legyen a fúrás a talp egyenletes felfekvése biztosítandó előtolás túlfúrás új műszakban végzett betonozáskor talptisztítás falvédelem: béléscső: n≤15 ferdeség esetén kötelező, víztúlnyomás, előtolás támasztófolyadék iránycső kell, folyadékminőség, tartalék, dugattyúhatás, n≤15 esetén tilos spirál-talajdugó: n≤10 esetén folyós homok, cu≤15 kPa agyag esetén próbacölöp földkiemelés minimalizálása falvédelem nélkül: d≤60 cm esetén, n≤15 esetén, szilárd talaj

49 Fúrt cölöpök betonminősége
Betonminőség: C20/25 – C30/37 Adalékanyag: dmax ≤ 32 mm és betéttávolság/4 Cementtartalom: ≥ 325 kg/m3 (száraz betonozás) ≥ 375 kg/m3 (víz alatti betonozás) Víz/cement tényező: v/c  0,6 Adalékanyag ≥ 400 kg/m3 (ha d > 8 mm) d0,125 mm +cement ≥ 450 kg/m3 (ha d ≤ 8 mm) Betonkonzisztencia 460 ≤ Ø ≤ 530 (száraz betonozás) Terülési átmérő ≤ Ø ≤ 600 (szivattyú és víz alatt) 570 ≤ Ø ≤630 (betonozás zagy alatt)

50 Fúrt cölöp készítése állékony talajban
fúrás rövid spirállal szakaszos földkiemeléssel furatvédelem nélkül talptisztítás kanállal vasalás beállítása betonozás betonozócsővel Fúrt cölöp készítése állékony talajban

51

52

53 CFA-cölöp fúrás végtelen spirállal
furatvédelem bennmaradó talajdugóval betonozás nyomás alatt a fúrószáron át a vasalás utólagos behelyezése

54

55

56

57

58

59 Fúróiszappal fúrt cölöp
fúrás markoló fúróval furatvédelem bentonitos fúróiszappal vasalás behelyezése betonozás betonozócsővel

60

61

62

63 Béléscsővel fúrt cölöp
fúrás markoló fúróval béléscsőves furatvédelem vasalás behelyezése betonozás betonozócsővel Béléscsővel fúrt cölöp

64

65

66 Talpszélesítés

67

68 Mäsi-cölöp fúrt-injektált mikrocölöp bennmaradó acélcsővel

69 GEWI-cölöp fúrt mikro-cölöp

70

71 Integritásvizsgálat Izotópos mérés Dinamikus vizsgálat

72 Cölöpalapozások tervezése

73 A tervezés rendje, követelményei

74 Nyomott cölöpök tervezésének rendje
a kiindulási adatok rögzítése, értékelése építmény, helyszín, talaj-talajvíz, körülmények cölöpválasztás típus, átmérő, hossz vagy darabszám közelítő méretezés a becsült teher és teherbírás összevetése a cölöpalap konstrukciójának kialakítása elrendezés, kivitelezés, felszerkezeti kapcsolat részletes statikai ellenőrzés a követelmények teljesülésének igazolása a kivitel tervek elkészítése típus, méret, vasalás, elrendezés, darabszám, készítési sorrend, lehajtáskor várható akadályok a kivitel műszaki felügyeletének előírása cölöpözési jkv, integritásvizsgálat, próbaterhelés

75 A cölöptervezés meghatározó elemei
Típus- és méret választás Kiosztás - tengelytávolság Egyedi cölöp tervezése talajtörésre Közelítő ellenőrzések a további követelményekre

76 Cölöpválasztás szempontjai
a helyszíni talaj- és talajvízviszonyok, beleértve a talajban előforduló ismert vagy lehetséges akadályokat is; a cölöpözéskor keletkező feszültségek; a készítendő cölöp épségének megőrzésére és ellenőrzésére szolgáló lehetőségek; a cölöpözési módszer és sorrend hatása a már elkészült cölöpökre, a szomszédos tartószerkezetekre és közművezetékekre; a cölöpözéskor megbízhatóan betartható tűréshatárok; a talajban előforduló vegyi anyagok káros hatásai; a különböző talajvizek összekapcsolódásának lehetősége; a cölöpök kezelése és szállítása; a cölöpözés hatásai a környező építményekre. a cölöpök távolsága a cölöpcsoportban; a cölöpözéssel a szomszédos szerkezetekben okozott elmozdulások vagy rezgések; az alkalmazandó verőberendezés vagy vibrátor típusa; a cölöpökben a verés által keltett dinamikus feszültségek; fúróiszappal készülő fúrt cölöpök esetében a folyadéknyomás szinten tartásának szükségessége, megakadályozandó a furat falának beomlását és a furat talpának hidraulikus talajtörését; a cölöptalp és – egyes esetekben, különösen bentonit alkalmazásakor – a palást megtisztítása a fellazult törmelék eltávolítása végett; a furatfal betonozás közbeni helyi beomlása, mely földzárványt okozhat a cölöpszárban; talaj vagy talajvíz behatolása a helyben betonozott cölöptestbe és az átáramló víz lehetséges zavaró hatásai a még nedves betonban; a cölöpöt körülvevő telítetlen homokrétegeknek a beton vizét elszívó hatása; a talajban előforduló vegyi anyagok kötésgátló hatása; a talajkiszorító cölöpök talajtömörítő hatása; a talajnak a cölöpfúrás által okozott megzavarása.

77 A cölöpözés tervezéséhez szükséges speciális információk
Épületmaradványok, feltöltések Kövesedett talajok Agresszív talajok és talajvíz Lágy réteg egy jó réteg alatt Érzékeny szomszédos épületek Környezeti korlátozások Légvezetékek

78 Cölöpök statikai követelményei
valamennyi egyedi cölöp teherbírásának nagyobbnak kell lennie a rájutó tehernél az egyedi cölöp süllyedése nem lehet nagyobb a megengedettnél a cölöpcsoportra jutó eredő erőt el kell bírnia a cölöpcsoportnak a cölöpcsoport süllyedése is megengedhető legyen

79 A cölöpcsoport talajtörési ellenállása
a cölöpcsoportot egyetlen „nagy” cölöpként vizsgálva megállapítható ellenállás a cölöpöket befoglaló palás- és talpfelületeken működő a fajlagos palást- és talpellenállást az egyedi cölöpökéhez arányosítva lehet felvenni a cölöpcsúcs síkjában feltételezhető helyettesítő síkalap talajtörési ellenállása alaprajzi méretet a köpenysúrlódás miatti feszültség-szétterjedéssel számolva a cölöpöket befoglaló kontúrvonalakból kiadódónál valamelyest nagyobbra lehet venni az egyedi cölöpök nyomási ellenállásának összege lebegő cölöpök esetében esetleg bizonyos (szerény mértékű) csökkentéssel

80 Az egyedi cölöpök süllyedése
a csúcs alatti 2.D talajzóna kompressziójából számítható, de a legtöbb esetben minimális (elhanyagolható), mert a lebegő cölöpök esetében a domináns köpenysúrlódás 0,02∙D ≈ mm elmozdulással már mobilizálódik az álló cölöpök csúcsa jó teherbírású, alig összenyomódó talajra támaszkodik próbaterhelési tapasztalatok szerint az üzemi terhelésnek megfelelő erőnél 5-15 mm

81 Cölöpcsoport süllyedésének becslése

82

83 Negatív köpenysúrlódás
Okai: felszíni teher, verés okozta pórusvíznyomás-többlet, fiatal feltöltések összenyomódása önsúly hatására, feltöltés roskadása, talajvízszint csökkenése, szerves talajok másodlagos összenyomódása Jellemzői: 5-10 mm süllyedés is elegendő a mobilizálódáshoz, neutrális szint függ a biztonságtól, a teherbírási összetevők arányától és mobilizáló mozgásuknak a felszínsüllyedéshez viszonyított arányától, süllyedési, nem teherbírási probléma, mert elegendően nagy mozgás után már nem lehet negatív köpenysúrlódás, a hasznos, esetleges terhek nem okoznak gondot, cölöpcsoportban a helyzet kedvezőbb Védekezési lehetőségek: előterhelés a konszolidáció kivárásával (s/t<1cm/hó), cölöpköpeny kikapcsolása védőcsővel, kenéssel kellően nagy biztonság a töréssel szemben felszerkezet süllyedéstűrésének növelése

84 Az egyedi cölöp teherbírásának meghatározása

85 Egyedi cölöp nyomási ellenállásának meghatározási módszerei
statikus próbaterhelés a helyszínén, a tervezett cölöpfajtán hasonló próbaterhelések eredményeinek adaptálása számítás talajvizsgálatok (talajszelvény) alapján statikus szondadiagram nyírószilárdság azonosító paraméterek dinamikus próbaterhelés illesztés korrelációs összefüggés verési képlet

86 Statikus cölöppróbaterhelések

87 Próbaterhelési rendszerek

88

89

90

91

92 STATNAMIC

93 A terhelőerő időbeli változása

94 A süllyedés időbeli alakulása

95 A terhelő erő és a süllyedés kapcsolata

96 Próbaterhelési görbe

97 Cölöpellenállás számítása talajvizsgálat alapján

98 keresztmetszeti terület qb fajlagos talpellenállás Rs Palástellenállás
Cölöpteherbírás számítása talajvizsgálati adatok alapján szemiempirikus módszerekkel Rb talpellenállás Ab keresztmetszeti terület qb fajlagos talpellenállás Rs Palástellenállás Hi · Ki rétegvastagság · cölöpkerület qsi fajlagos palástellenállás

99 Szemcsés talaj esetén qb talpellenállás
ab a talpellenállás technológiai szorzója b és s köralakú cölöpökre 1,0 qcI a talp alatti dcrit kritikus mélységre vonatkozó átlag qcII a talp alatti dcrit kritikus mélység minimuma qcIII a talp feletti 8D hossz minimuma, de legfeljebb 2 MPa dcrit 4D és 0,7D közötti azon mélység, mely a legkisebb qb értéket adja qbH korlátozása qbH<15 MPa lehet előterhelt, nagyon tömör, meszes homokok esetében további csökkentés qs palástellenállás qs = s qcH ab a palástellenállás technológiai szorzója qcH korrekciója ha egy 1,0 m-nél hosszabb szakaszon qc15 MPa, akkor qcH=15 MPa legyen, (ez egyben qs 120 kPa korlátozást is jelent) ha egy 1,0 m-nél rövidebb szakaszon qc 12 MPa, qcH=12 MPa legyen, ha a szondázás terepszintje magasabban volt, mint lesz az üzemi állapotban, s ezért a függőleges hatékony feszültség valamely mélységben szc’-ről szH’-ra csökken, akkor a figyelembe vehető szondaellenállás qcH=qcH·(szH’/szc’) legyen

100 Statikus szondadiagram

101

102 qc= a stat. szonda csúcsellenállása
Kötött talajok fajlagos cölöpellenállási értékei a cu drénezetlen nyírószilárdságból Palástellenállás Talpellenállás Talajkiszorítással készülő cölöpre Talajhelyettesítéssel készülő cölöpre cu0,06.qc qc= a stat. szonda csúcsellenállása

103 DIN 1054 fúrt cölöpök fajlagos cölöpellenállásainak tapasztalati értékei

104 DIN 1054 vert cölöpök fajlagos cölöpellenállásának tapasztalatai értékei

105 Tapasztalati adatok a cölöpteherbírásra

106 Dinamikus próbaterhelés

107

108

109 Dinamikus próbaterhelés
Módszerek dinamikus próbaterhelés (alakváltozás- és gyorsulásmérés) korrelációs tényező modellillesztéssel (signal matching, CAPWAP) 1,35 közvetlen számítással (hullámegyenlet, CASE) ,60 verési képlet (elmozdulásmérés) kvázi-rugalmas behatolás mérésével ,75 kvázi-rugalmas behatolás becslésével v. elhanyagolásával 1,90 Kalibrálás statikus próbaterheléssel ugyanazon cölöptípuson hasonló hosszal és keresztmetszettel hasonló talajban Az eredmény megbízhatóságát növeli kellő ütőhatás (2-10 t) elég nagy elmozdulás (10-50 mm) hosszabb erőhatás (5-100 ms) Alkalmazás terv igazolására próbaveréshez teherbírás egyenletességének igazolására

110 Verési képletek (Hiley, DELMAG, Dán, Holland)
1 és 2 hatékonysági tényezők Mgh ütési energia Q verési ellenállás sr kvázi-rugalmas behatolás sm maradó behatolás

111 Biztonság az MSZ 15005 szerint és az Eurocode 7 szerint

112 A PH határerő meghatározása a Pt törőerőből az MSZ 15005 szerint
1=0,9…0,5 a törőerő meghatározási módjától függően 2=1,0…0,9 a talajviszonyok változékonysága alapján 3=0,9….0,5 az esetleges károsodás következményei szerint

113 A biztonság az Eurocode 7 szerint

114

115 Modelltényező az EC7 NM szerint
NA25.2. Nem kell modelltényezőket alkalmazni (1,0 modelltényezővel szabad számolni), ha egyidejűleg teljesül, hogy – az alkalmazott eljárás kidolgozásakor a talajjellemzőket igazolhatóan olyan értékekkel vették figyelembe, melyek karakterisztikus értékeknek tekinthetők, – a tervező a talajjellemzők karakterisztikus értékeivel alkalmazza az eljárást. NA25.3. A következőkben megadott modelltényezőket kell alkalmazni, ha egyidejűleg igaz, hogy – az alkalmazott eljárás kidolgozásakor a talajjellemzőket igazolhatóan átlagértékekkel vették figyelembe, – a tervező is a talajjellemzők átlagértékeivel alkalmazza az eljárást. Az alkalmazandó modelltényezők: – statikus szondázás (CPT) csúcsellenállásából származtatott fajlagos cölöpellenállások esetében 1,05, – laboratóriumi vizsgálatokkal megállapított nyírószilárdságból származtatott fajlagos cölöpellenállások esetében 1,1, – tapasztalatai alapon felvett nyírószilárdsági paraméterek vagy azonosító és állapotjellemzők alapján megállapított fajlagos cölöpellenállások esetében 1,2. Ha az alkalmazás feltételei az előbbi két eset között vannak, akkor a tervező az előbbiekben javasolt értékek és 1,0 közötti modelltényezőket vehet számításba.