Transcript Letöltés
Dr. Móczár Balázs 1 Eurocode 7 – A geotechnikai tervezés alapjai A tervezési állapotok és határállapotok meghatározása: • Helyszíni adottságok • Tartószerkezet jellege, mérete • Környezet (pl. szomszédos építmények, közlekedés, stb.) • Talaj-és talajvízviszonyok • Regionális földrengésveszély • Környezeti hatások (hidrogeológia, felszínsüllyedés, stb.) 1. Tervezési követelmények, a tervezési folyamat ■□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□ 2 Eurocode 7 – A geotechnikai tervezés alapjai 3 db geotechnikai kategória már a tervezés legelején el kell dönteni hova tartozik az adott építmény ennek megfelelően kell a szükséges vizsgálatokat kijelölni. ■■□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□ 3 Eurocode 7 – A geotechnikai tervezés alapjai A szerkezetek igénybevételeinek tervezési értéke kisebb kell legyen az ellenállásuk tervezési értékénél. Tervezési érték: a karakterisztikus érték parciális tényezővel korrigált értéke Tervezési állapotok: tartós ideiglenes rendkívüli (pl. robbanás, ütközés) Tervezési eljárások: számítások alkalmazása szokáson alapuló intézkedések, konstrukciók (összehasonlító tapasztalat) modellkísérletek és próbaterhelések megfigyeléses módszer (bonyolult feladat, ha összehasonlító tapasztalat sincsen) 2. Tervezési állapotok ■■■□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□ 4 Eurocode 7 – A geotechnikai tervezés alapjai Tervezési eljárások típusai síkalapok esetén • Közvetlen tervezési eljárás • Közvetett tervezési eljárás • Szokáson alapuló tervezési eljárás 5 Eurocode 7 – A geotechnikai tervezés alapjai Közvetlen tervezési eljárás: • Más-más számítási modellt alkalmazva vizsgáljuk az egyes határállapotokat: • Teherbírási határállapotok számításakor a törési mechanizmus legpontosabb modellezése • Használhatósági határállapotok ellenőrzése süllyedésszámítással • 3. geotechnikai kategória esetében kötelező, 2. geotechnikai kategória esetében ajánlott eljárás • „törőfeszültség képlet” – MSZ 15004-89 – illetve az MSZ EN 1997-1 ajánlott képletei • FEM-programokkal történő numerikus méretezés • Törési állapotig terjedő terhelés-süllyedés kapcsolat vizsgálata 6 Eurocode 7 – A geotechnikai tervezés alapjai Közvetett tervezési eljárás: • Összehasonlító tapasztalatok, valamint terepen vagy laboratóriumban végzett mérések, ill. észlelések eredményeit alkalmazzuk • Pl.: Szondázás, pressziométeres vizsgálat eredményei alapján, tapasztalati képletek segítségével becsüljük a talajtörési ellenállást • Két típusa van: • Süllyedésszámításon, a süllyedések szigorú korlátozásán alapuló méretezés • Talajtörési ellenállás számításán, a talajtöréssel szemben viszonylag nagy „globális biztonság” előírásán alapuló méretezés • Mindkét esetben elég a használhatósági határállapotban figyelembe veendő hatásokkal (karakterisztikus értékekkel) számolni • Számítás terjedelme csökken • Jelentősége elsősorban az 1. geotechnikai kategóriánál van 7 Eurocode 7 – A geotechnikai tervezés alapjai Szokáson alapuló tervezési eljárás: • Valószínűsített talajtörési ellenállással számolunk • Elsősorban kőzeteken történő alapozás esetében alkalmazzuk, útmutatás a G mellékletben található • A kőzettípusa, tagoltsága és egyirányú nyomószilárdsága alapján lehet egy megengedett talpfeszültséget felvenni. • MSZ 15004 szerinti „Határfeszültség alapértéken” történő méretezés • csak az 1. geotechnikai kategóriában lehetséges • 2. és 3. kategóriában az alkalmazása nem elfogadható, kizárt!!! • külön süllyedésszámítás szükséges • új egyszerűsített eljárás kidolgozása van folyamatban 8 Eurocode 7 – A geotechnikai tervezés alapjai Teherbírási határállapotoknak a tartószerkezeten lévő emberek, a tartószerkezet, továbbá az ott tárolt anyagok, állatok biztonságával kapcsolatos határállapotokat nevezzük: • Helyzeti állékonyság, amikor a tartószerkezet, vagy annak egy része, mint merev test egyensúlyát veszíti; • Túlzott mértékű alakváltozás, a tartószerkezet, vagy egy tartószerkezeti rész folyási mechanizmussá való átalakulása, szilárdsági törés, a tartószerkezet vagy tartószerkezeti rész (ezen belül a támaszok, az alapozás) stabilitásának elvesztése, tönkremenetele. Használhatósági határállapotnak nevezzük: • A tartószerkezetnek, vagy a tartószerkezeti elemen a szokásos használati körülmények (jelentős lehajlás és túlzott repedezettség) közötti használhatóságával; • Az emberek komfortérzetével; • Az építmény külső megjelenésével (burkolat, nem tartószerkezeti elemek károsodásával) kapcsolatos határállapotokat. 3. Határállapotok ■■■■□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□ 9 Eurocode 7 – A geotechnikai tervezés alapjai Teherbírási határállapotok: • EQU – a helyzeti állékonyság elvesztése (merev testként gyors és lényeges helyzetváltozás az ellenállást a szerkezeti anyagok és a talaj szilárdsága jelentősen nem befolyásolja) • STR – a tartószerkezeti elemek belső törése vagy túlzott alakváltozása (az ellenállást a szerkezeti anyagok szilárdsága jelentősen befolyásolja) • GEO – a talaj törése vagy túlzott mértékű alakváltozása (az ellenállást a talaj vagy szilárd kőzet szilárdsága jelentősen befolyásolja) • UPL – a tartószerkezet vagy a talaj felúszás folytán bekövetkező egyensúlyvesztése • HYD – hidraulikus talajtörés Geotechnikai szerkezetek esetében leggyakrabban a GEO és az STR határállapotokat kell vizsgálni. 3. Határállapotok ■■■■■□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□ 10 Eurocode 7 – A geotechnikai tervezés alapjai Hatások és kombinációik • Tartósságuk szerint: • állandó hatás (G) • esetleges hatás (Q) • rendkívüli hatás (A) • szeizmikus hatás (AE) • Hatások eredete: tartószerkezet súlya, hasznos terhek, meteorológiai terhek, földrengési hatások, stb. • Geotechnikai hatások: talaj-kőzet-víz súlya, földnyomások, szivárgási nyomás, földkiemelés, talajtömeg kúszása, negatív köpenysúrlódás stb. 4. Számításon alapuló geotechnikai tervezés ■■■■■■□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□ 11 Eurocode 7 – A geotechnikai tervezés alapjai Karakterisztikus érték: Hatások: • A hatások esetén a karakterisztikus érték a hatás jellegétől függően a tervezett élettartamra prognosztizált állandó- és esetleges tehermaximumok adott referencia időszakra vonatkoztatott alsó-, vagy felső küszöbértéke vagy várható értéke. Jelölése: Gk, Qk, stb. Ellenállások: • Az ellenállás (teherbírás, szilárdság) esetében karakterisztikus érték az anyag- vagy termékjellemző statisztikai eloszlása alapján egy előírt (általában 5%-os) küszöbérték. Jelölése: c’k, φk Geometria: A geometriai adatoknál a karakterisztikus érték általában a terv szerinti névleges érték. 4.1 A karakterisztikus és a tervezési érték meghatározása ■■■■■■■□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□ 12 Eurocode 7 – A geotechnikai tervezés alapjai 4.1 A karakterisztikus és a tervezési érték meghatározása ■■■■■■■■□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□ 13 Eurocode 7 – A geotechnikai tervezés alapjai Tervezési érték: • Karakterisztikus érték, a parciális biztonsági tényező és az egyidejűségi tényező segítségével • Tervezési módszer függvénye! 4.1 A karakterisztikus és a tervezési érték meghatározása ■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■□□□□□□□□□□□ 14 Eurocode 7 – A geotechnikai tervezés alapjai A+M+R Material Anyag Action Hatás Hatások parciális tényezője: F Igénybevételek parciális tényezői: E Resistance Ellenállás Anyagjellemzők Ellenállások parciális tényezői: M parciális tényezői: R 4.2. Tervezési módszerek ■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■□□□□□□□□□□ 15 Eurocode 7 – A geotechnikai tervezés alapjai Tervezési módszerek (Design Approach = DA): • 3 különböző módszer a határállapotok igazolására különbség: • F ; M és R parciális tényezőket milyen • A(ction) „+” M(aterial) „+” R(esistance) kombinációban használjuk Magyarországon kétféle tervezési módszer használatos (az ún. 1.tervezési módszert nem használjuk): • 2.tervezési módszer: síkalapok, cölöpök, támszerkezetek, talajhorgonyok és bármely más geotechnikai szerkezetre: A1 „+” M1 „+” R2 A hatások Fk karakterisztikus értékéből az igénybevételek Ek karakterisztikus értékeit meghatározni, majd azt a E-vel szorozva kell az igénybevételek Ed tervezési értékét számítani • 3.tervezési módszer: rézsűk és bármely más geotechnikai szerkezet általános állékonyságának a vizsgálata: A2 „+” M2 „+” R3 4.2. Tervezési módszerek ■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■□□□□□□□□□ 16 Eurocode 7 – A geotechnikai tervezés alapjai 2. Tervezési módszer – A1 „+” M1 „+” R2 Hatások térfogatsúly Anyagjellemzők ■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■□□□□□□□□ Szilárdság Alkalmazási alternatíva Geometriai paraméterek Számítási modell 17 Eurocode 7 – A geotechnikai tervezés alapjai ■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■□□□□□□□ Talajjellemzők karakterisztikus értéke Ellenállások tervezési értéke Ellenőrzés Hatás kombinációk Hatások 2. Tervezési módszer – A1 „+” M1 „+” R2 18 Eurocode 7 – A geotechnikai tervezés alapjai Példa – Síkalap méretezése: Függőleges teher karakterisztikus értéke: Függőleges teher tervezési értéke Ellenőrzés: Ellenállás karakterisztikus értéke: Talajjellemzők karakterisztikus értéke pl.: ■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■□□□□□□ 19 Eurocode 7 – A geotechnikai tervezés alapjai 3. Tervezési módszer geotechnikai alkalamzás esetén – A2 „+” M2 „+” R3 Hatások térfogatsúly Anyagjellemzők ■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■□□□□□ Szilárdság Alkalmazási alternatíva Geometriai paraméterek Számítási modell 20 Eurocode 7 – A geotechnikai tervezés alapjai ■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■□□□□ Talajjellemzők karakterisztikus értéke Ellenőrzés Hatások 3. Tervezési módszer – A2 „+” M2 „+” R3 21 Eurocode 7 – A geotechnikai tervezés alapjai Példa – Rézsűállékonyság számítása: • Rendszerint szoftverek segítségével a következő képpen Terhek tervezési értékének bevitele a modellbe Térfogatsúly karakterisztikus értéke Önsúlyteher Hasznos terhek biztonsági tényezővel felszorzott értéke (!) 1,35 = Ellenőrzés: Biztonsági tényező Talajjellemzők karakterisztikus értékének beépítése a modellbe feltétellel indul a számítás Iteráció, míg nem teljesül a feltétel Eredmény Biztonsági tényező ■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■□□□ 22 Eurocode 7 – A geotechnikai tervezés alapjai 5. Geotechnikai adatok – Talajvizsgálati jelentés: • Az információk bemutatása: 1) Az összes tanácsadó és alvállalkozó neve 2) A geotechnikai vizsgálat célja és tárgya 3) A terepi és laboratóriumi vizsgálatok kezdetének és befejezésének időpontja 4) A tágabb építési terület bejárásakor szerzett ismeretek 5) Az építési helyszín története 6) A térségi geológiai adottságai, beleértve a vetődéseket 7) A geodéziai adatok 8) A meglévő légi fotogrammetriai adatok 9) A területen szerzett korábbi tapasztalatok 10) A terület szeizmicitási adatai 5. Talajvizsgálati jelentés ■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■□□ 23 Eurocode 7 – A geotechnikai tervezés alapjai 11) A mintavétel, a szállítás és tárolás módszerei 12) A terepi vizsgálóberendezések típusai 13) A terepi és a laboratóriumi munka táblázatos adatai, az ellenőrző észlelésekkel együtt 14) A talajvízszint időbeli ingadozásának adatai 15) A fúrásnaplók a magminták fényképeivel és a képződmények jellemzésével együtt 16) Gázok előfordulása vagy ennek lehetősége 17) A talajok fagyérzékenységére vonatkozó adatok 18) Az irodai tanulmányok, a terepi és laboratóriumi vizsgálatok eredményinek bemutatása mellékletekben 5. Talajvizsgálati jelentés ■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■□ 24 Eurocode 7 – A geotechnikai tervezés alapjai • Információ értékelése: 1) A terepi és laboratóriumi munka eredményinek célirányos táblázatos és grafikus ábrázolása 2) A legfontosabb adatok értéktartományit és eloszlását bemutató hisztogramok 3) A talajvízszint mélysége és szezonális ingadozásai 4) A különféle képződmények elkülönítését bemutató talajszelvény(ek) 5) Minden képződmény részletes leírása a fizikai, alakváltozási és szilárdsági jellemzőikkel együtt 6) A szabálytalan képződmények, mint lencsék, üregek ismertetése 7) Minden réteg származtatott geotechnikai adatainak értéktarománya és csoportosítása 5. Talajvizsgálati jelentés ■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■ 25