talajmechanika-alapozÁs · tapasztalati képletek segítségével becsüljük a talajtörési...

7. ELŐADÁS

TALAJMECHANIKA-ALAPOZÁS (BMEEOGTK701)

BME Szilárdságtani és Tartószerkezeti Tanszék

Tartószerkezet-rekonstru

kciós Szakmérnöki Képzés

SÍKALAPOKTERVEZÉSE

BME Szilárdságtani és Tartószerkezeti Tanszék

Tartószerkezet-rekonstru

kciós Szakmérnöki Képzés

SÍKALAPOK TERVEZÉSE

síkalap mélyalap mélyített síkalap Síkalap, ha:

- megfelelő teherbírású és vastagságú talajréteg van a felszín közelében; - a térszín közeli talajréteg teherbírása nem nagy ugyan, de mélyebben sincs jobb, s az épület súlyát nagy felületen el lehet osztani (lemez alap); - az altalaj teherbírása kicsi, de a ráhelyezett épület, építmény süllyedésre nem érzékeny, és felszínközeli síkalapozással költséges talajvízszintsüllyesztés, vagy mélyalapozás küszöbölhető ki.

Mélyalapot csak akkor tervezzünk, ha a síkalap műszakilag nem

megfelelő, vagy csak nagyobb költséggel építhető.

BME Szilárdságtani és Tartószerkezeti Tanszék

Tartószerkezet-rekonstru

kciós Szakmérnöki Képzés

Síkalapok fajtái, szerkezete

Sávalapok

Falak folyamatos alátámasztása. a) Téglából készített sávalap

A pincefal vastagsága és az alap szélessége közötti kiszélesítést

lépcsőzetesen, magassági irányban a tégla magasságának, vízszintes irányban pedig a fél téglaméret egész számú többszörösének megfelelően kell kialakítani.

BME Szilárdságtani és Tartószerkezeti Tanszék

Tartószerkezet-rekonstru

kciós Szakmérnöki Képzés

BME Szilárdságtani és Tartószerkezeti Tanszék

Tartószerkezet-rekonstru

kciós Szakmérnöki Képzés

b.) Terméskő sávalap Lépcsős kiszélesítéssel, legalább H 10 jelű javított falazó

mészhabarcsba rakott, szilárd, fagyálló kövekből késztik. Egy-egy kő súlya legfeljebb 50 kg lehet.

BME Szilárdságtani és Tartószerkezeti T

anszék

Tartószerkezet-rekonstru

kciós Szakmérnöki Képzés

c.) Úsztatott beton sávalap A beton sávalapba lehet a helyszínen található, vagy előnyösen

beszerezhető termésköveket beépíteni; ez az úsztatott, vagy francia beton. Ebben az esetben az úsztatott kő a teljes alaptest magasságának kb. a felét kitevő sávban alkalmazható.

BME Szilárdságtani és Tartószerkezeti Tanszék

Tartószerkezet-rekonstru

kciós Szakmérnöki Képzés

d.) Csömöszölt beton sávalap Vagy zsaluzattal, vagy földpartok között épül

BME Szilárdságtani és Tartószerkezeti Tanszék

Tartószerkezet-rekonstru

kciós Szakmérnöki Képzés

BME Szilárdságtani és Tartószerkezeti Tanszék

Tartószerkezet-rekonstru

kciós Szakmérnöki Képzés

BME Szilárdságtani és Tartószerkezeti Tanszék

Tartószerkezet-rekonstru

kciós Szakmérnöki Képzés

e) Vasbeton sávalap Akkor építik, ha viszonylag nagy támaszkodó felületre van

szükség, de az alap magassága valamilyen okból (talajvíz, pince stb.) korlátozott.

BME Szilárdságtani és Tartószerkezeti T

anszék

Tartószerkezet-rekonstru

kciós Szakmérnöki Képzés

f.) Válaszfal (sáv)alapok kialakítása

BME Szilárdságtani és Tartószerkezeti Tanszék

Tartószerkezet-rekonstru

kciós Szakmérnöki Képzés

g.) Zártsorú beépítés határfalainál

Külpontos terhelés esete Csak saját épület alá lehet szélesíteni. M = F . e nyomaték adódik át a falra, ill. az első födémre. Az alapot

a nyomaték felvételére alkalmasan kell kialakítani.

BME Szilárdságtani és Tartószerkezeti Tanszék

Tartószerkezet-rekonstru

kciós Szakmérnöki Képzés

Pillér (tömb) alapok

Pillérek, oszlopok alá. Vázas épületeknél is. Alaprajzuk általában négyzet, ill. A/B = 1-3.5.

BME Szilárdságtani és Tartószerkezeti T

anszék

Tartószerkezet-rekonstru

kciós Szakmérnöki Képzés

BME Szilárdságtani és Tartószerkezeti Tanszék

Tartószerkezet-rekonstru

kciós Szakmérnöki Képzés

BME Szilárdságtani és Tartószerkezeti Tanszék

Tartószerkezet-rekonstru

kciós Szakmérnöki Képzés

BME Szilárdságtani és Tartószerkezeti Tanszék

Tartószerkezet-rekonstru

kciós Szakmérnöki Képzés

BME Szilárdságtani és Tartószerkezeti Tanszék

Tartószerkezet-rekonstru

kciós Szakmérnöki Képzés

A vasbeton pillérek és az alaptest között lehet: - befogott és -csuklós jellegű kapcsolatot létesíteni

Ipari épületek előregyártott oszlopainál kehely-alap.

BME Szilárdságtani és Tartószerkezeti Tanszék

Tartószerkezet-rekonstru

kciós Szakmérnöki Képzés

Lényegében pilléralapnak tekinthetők a zárt alaprajzú építmények (víztornyok, gyárkémények) egyetlen tömbként kialakított alaptestei is.

Toronyszerű építmény alapozása

BME Szilárdságtani és Tartószerkezeti Tanszék

Tartószerkezet-rekonstru

kciós Szakmérnöki Képzés

Szalag (talpgerenda) alapok

A gyengébb altalaj vagy erőtani okok miatt állítunk pilléreket egy -rendszerint erősen vasalt - sávszerű gerendára. Anyaga vasbeton. Az építménynek hosszirányú merevséget ad.

BME Szilárdságtani és Tartószerkezeti T

anszék

Tartószerkezet-rekonstru

kciós Szakmérnöki Képzés

Gerendarács – alap

Egymást metsző szalagalapok együttese.

BME Szilárdságtani és Tartószerkezeti Tanszék

Tartószerkezet-rekonstru

kciós Szakmérnöki Képzés

Lemezalapok

Az építmény alatt átmenő, összefüggő vb. szerkezetek, amelyek falakat és pilléreket egyaránt alátámasztanak.

Általában igen hajlékonyak. Rejtettbordás – alulbordás – felülbordás. Gazdaságos a lemez: teljesen alápincézett épületeknél; ha

víznyomás elleni szigetelés is kell.

BME Szilárdságtani és Tartószerkezeti Tanszék

Tartószerkezet-rekonstru

kciós Szakmérnöki Képzés

Egy- kétszintes, könnyű-szerkezetes épületek sajátos alapozási változata a térszíni lemezalapozás.

Csak a felszínközeli humuszos talajt, feltöltést távolítják el, s egy jól tömörített (szemcsés) ágyazati rétegre helyezik el az útpályaszerkezethez hasonló vasalt betonlemezt, amelynek alsó síkja a fagyhatár felett marad.

BME Szilárdságtani és Tartószerkezeti Tanszék

Tartószerkezet-rekonstru

kciós Szakmérnöki Képzés

Dobozalapok

A házgyári elemekből készült épületek csak kis deformációt képesek károsodás nélkül elviselni. Ezért a lemezalapok itt a rájuk épített pincefalakkal és födémmel együtt monolit egészet képeznek.

BME Szilárdságtani és Tartószerkezeti T

anszék

Tartószerkezet-rekonstru

kciós Szakmérnöki Képzés

Héjalapok

Speciális - anyagtakarékos, de munkaigényes - lemezek. Matematikailag leírható egyszeres vagy kétszeres görbületű felületek, amelyekben csak normálerők (húzás, nyomás) keletkeznek, hajlítás nem.

Készülhetnek a helyszínen és előregyártva is.

BME Szilárdságtani és Tartószerkezeti Tanszék

Tartószerkezet-rekonstru

kciós Szakmérnöki Képzés

Szalagalap Gerendarács alap Lemezalap

Bordás lemez DobozalapBME Szilárdságtani és Tartószerkezeti Tanszék

Tartószerkezet-rekonstru

kciós Szakmérnöki Képzés

Síkalapok tervezésének menete Az alapozás tervezés előtt át kell tanulmányozni a létesítmény terveit szerkezeti és statikai szempontból: - merevség, süllyedésérzékenység milyen? - a rendelkezésre álló talajvizsgálati jelentés megfelelő-e?

A tervezés műszaki és gazdaságossági kérdés is. Pl. lakóépületeknél: - alapozási mód tekintetében a sávalap a leggazdaságosabb, de döntően az alacsony (I-V.szintes) épületeknél alkalmazzák; - az épület jellege szempontjából a fogatolt sávházaknál a legkedvezőbb az alapozási költség; - telepítési mód tekintetében a lakótelepi épületek alapozása a legolcsóbb.

BME Szilárdságtani és Tartószerkezeti Tanszék

Tartószerkezet-rekonstru

kciós Szakmérnöki Képzés

Az alapozási mód

alacsony középmagas

épületen volt esetek sávalapozás 87%-a 13%-a összes nem

sávalapozás 44%-a 56%-a

Lakóépületek alapozási módja Történelmi városaink külterületein a szerves talaj, a feltöltés

költségemelő. A jó altalajú területeket már beépítették. Hazánkban sok helyen a víztelenítési költségek drágítják az

alapozást. BME Szilárdságtani és Tartószerkezeti Tanszék

Tartószerkezet-rekonstru

kciós Szakmérnöki Képzés

Az alapozási sík felvétele Alapsík: a síkalap alsó támaszkodó felülete. Alapozási mélység: az alapsík és a térszín között függőlegesen

mért távolság. Követelmények:

- alapsík a fagyhatár alatt legyen; - teherbíró talajon legyen, amely csak kismértékben összenyomható; lehetőleg a talajvíz szintje felett legyen a víztelenítés és szigetelés költségének elkerülése miatt; - az építmény szerkezete (pince, mélygarázs, stb.) által megkívánt mélységben legyen; - térfogatváltozó altalaj esetén az alapsík a kiszáradási határ alatt legyen; - igazodjon a beépített környezethez.

BME Szilárdságtani és Tartószerkezeti Tanszék

Tartószerkezet-rekonstru

kciós Szakmérnöki Képzés

Fagyhatár: télen 0° C alá hűlő talajréteg legnagyobb vastagsága. Hazai viszonylatban a fagyhatár: szemcsés talajban: 0.8 m; kötött talajban és a Balti tenger szintje felett 500 m-nél magasabban: 1.0 m; Szilárd kőzeten álló alap esetén: 0.5 m.

Fagyhatásnak ki nem tett épületrészek esetében (pl. pincében) legalább 0,4 m-es földtakarást kell tervezni.

BME Szilárdságtani és Tartószerkezeti Tanszék

Tartószerkezet-rekonstru

kciós Szakmérnöki Képzés

Részben alápincézett épületeknél a magasabban maradó alap talpsíkját úgy kell meghatározni, hogy annak belső élétől húzott természetes rézsű vonala ne messe a pincefal vonalát a pincepadló szintje felett.

BME Szilárdságtani és Tartószerkezeti Tanszék

Tartószerkezet-rekonstru

kciós Szakmérnöki Képzés

A különböző szinten lévő alapsíkokat lépcsőzetes mélyítéssel kell csatlakoztatni a merőleges alapoknál. Az alapok megfelelő sarokpontjait összekötő egyenes hajlásszöge ne legyen 30°-nál meredekebb.

BME Szilárdságtani és Tartószerkezeti Tanszék

Tartószerkezet-rekonstru

kciós Szakmérnöki Képzés

Melléépítésnél: (lehetőleg egyező alapsík): az új épület alapsíkja nem kerülhet a régi fölé. ha az új épület mélyebb padlószintje miatt az alapsíkja a régi épület alá kerül, akkor a régit alá kell falazni.

Alápincézett épület mellé új alápincézett épületet

tervezünk

Alápincézett épület mellé alápincézett új

BME Szilárdságtani és Tartószerkezeti Tanszék

Tartószerkezet-rekonstru

kciós Szakmérnöki Képzés

Lejtős területen (vagy vízszintes terhek esetén) az elcsúszási stabilitására is tekintettel kell lenni.

BME Szilárdságtani és Tartószerkezeti T

anszék

Tartószerkezet-rekonstru

kciós Szakmérnöki Képzés

A fagyhatár miatt lehetőleg ne alapozzunk talajvíz alatt, inkább feltöltéssel emeljük azt.

Ne alapozzunk kis teherbírású, kompresszíbilis réteg felett, inkább vigyük mélyebbre az alapsíkot.

BME Szilárdságtani és Tartószerkezeti Tanszék

Tartószerkezet-rekonstru

kciós Szakmérnöki Képzés

Síkalapok tervezési követelményei, eljárásai, a tervezés folyamata

(EC7 szerint)

BME Szilárdságtani és Tartószerkezeti Tanszék

Tartószerkezet-rekonstru

kciós Szakmérnöki Képzés

Határállapotok:• az általános állékonyság elvesztése• az alap alatti talajtörés, átfúródás, kipréselődés• tönkremenetel elcsúszás miatt• a tartószerkezet és az altalaj együttes tönkremenetele• a tartószerkezet tönkremenetele az alap mozgása miatt

• túlzottan nagy süllyedések (és süllyedéskülönbségek)• túlzottan nagy megemelkedés duzzadás,

fagy vagy más okok miatt• elfogadhatatlan mértékű rezgések

38

Vizsgálandó határállapotok síkalapok esetén

BME Szilárdságtani és Tartószerkezeti Tanszék

Tartószerkezet-rekonstru

kciós Szakmérnöki Képzés

Tervezési eljárások típusai

• Közvetlen tervezési eljárás

• Közvetett tervezési eljárás

• Szokáson alapuló tervezési eljárás

39

Tervezési eljárások

BME Szilárdságtani és Tartószerkezeti Tanszék

Tartószerkezet-rekonstru

kciós Szakmérnöki Képzés

Közvetlen tervezési eljárás:• Minden határállapotra más - más modell:

• Teherbírási határállapotok: a törési mechanizmus legpontosabb modellezése

• Használhatósági határállapotok: süllyedésszámítással • „törőfeszültség képlet” – korábban MSZ 15004-89 – illetve

az MSZ EN 1997-1 ajánlott képletei• FEM-programokkal numerikus méretezés

• Törési állapotig terjedő terhelés-süllyedés kapcsolat vizsgálata

40

Tervezési eljárások

BME Szilárdságtani és Tartószerkezeti Tanszék

Tartószerkezet-rekonstru

kciós Szakmérnöki Képzés

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

• Előnye: számítás terjedelme csökken

41

Tervezési eljárások

BME Szilárdságtani és Tartószerkezeti Tanszék

Tartószerkezet-rekonstru

kciós Szakmérnöki Képzés

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.

• egyszerűsített eljárások

42

Tervezési eljárások

BME Szilárdságtani és Tartószerkezeti Tanszék

Tartószerkezet-rekonstru

kciós Szakmérnöki Képzés

• GEO – a talaj törése vagy túlzott mértékű alakváltozása (az ellenállást a talaj vagy szilárd kőzet szilárdsága jelentősen befolyásolja)

• STR – a tartószerkezeti elemek belső törése vagy túlzott alakváltozása (az ellenállást a szerkezeti anyagok szilárdsága jelentősen befolyásolja)

• EQU – a helyzeti állékonyság elvesztése (merev testként gyors és lényeges helyzetváltozás az ellenállást a szerkezeti anyagok és a talaj szilárdsága jelentősen nem befolyásolja)

• UPL – a tartószerkezet vagy a talaj felúszás folytán bekövetkezőegyensúlyvesztése

Geotechnikai szerkezetek esetében leggyakrabban a GEO és az STR határállapotokat kell vizsgálni.

43

Teherbírási határállapotok

BME Szilárdságtani és Tartószerkezeti Tanszék

Tartószerkezet-rekonstru

kciós Szakmérnöki Képzés

törési mechanizmus az alap alatt (a szokásos körülmények közt a leggyakoribb)

helyi nyírási törés (ritkán, széles alapok szélei alatt)

általános stabilitásvesztés mély csúszólapon (ritkán, bevágás mentén lévő alapoknál)

BME Szilárdságtani és Tartószerkezeti Tanszék

Tartószerkezet-rekonstru

kciós Szakmérnöki Képzés

hajlításra nyírásra átszúródásra

BME Szilárdságtani és Tartószerkezeti Tanszék

Tartószerkezet-rekonstru

kciós Szakmérnöki Képzés

elcsúszás elkerülésenagy vízszintes erőknél veszélyes

felborulás elkerülése

nagy vízszintes teher és magas súlypont esetén veszélyes BME Szilárdságtani és Tartószerkezeti T

anszék

Tartószerkezet-rekonstru

kciós Szakmérnöki Képzés

talajvíz alá kerülő könnyű szerkezetek esetében kritikus (pl. medencék, aluljárók, stb.)

esetleg csak építés közbeni állapotban

BME Szilárdságtani és Tartószerkezeti Tanszék

Tartószerkezet-rekonstru

kciós Szakmérnöki Képzés

a felszerkezeti kár elkerülésére (STR) teherbírási határállapot

– hajlékony szerkezet állékonyságvesztése– merev szerkezet törése (repedése)

a használhatóság megóvásárahasználhatósági határállapot

– burkolatok, nyílászárók károsodása, – padlók dőlése, görbülése – csatlakozási problémák – zavaró dőlések, behajlások– repedésekBME Szilárdságtani és Tartószerkezeti T

anszék

Tartószerkezet-rekonstru

kciós Szakmérnöki Képzés

Típuspillér, sáv, szalag, gerendarács, lemez, doboz

Anyagfajta- és minőségbeton, vasbeton, tégla, ill. szilárdság

Geometriai adatok alapsík mélysége, alapszélesség, alapmagasság, ill.vashányad és vasátmérőBME Szilárdságtani és Tartószerkezeti T

anszék

Tartószerkezet-rekonstru

kciós Szakmérnöki Képzés

BME Szilárdságtani és Tartószerkezeti Tanszék

Tartószerkezet-rekonstru

kciós Szakmérnöki Képzés

1. az alapsík felvétele a teherbíró réteg, a talajvízszint, a fagy- és térfogatváltozási határ, a várható alapmagasság, a szomszédos alapsík, valamint az aláüregelődés, a kioldódás és a földkiemelés figyelembevételével

2. az alaptípus kiválasztása a felszerkezet elrendezése, terhei, érzékenysége és a várhatósüllyedések mérlegelése alapján

3. az alapszélesség meghatározása a talajtörés elleni biztonság és a süllyedési kritériumok teljesülésének ellenőrző számításával

4. az alapszerkezet (anyag, magasság, vasalás) méretezésea talpfeszültség meghatározásával és tartószerkezeti méretezéssel ellenőrzött szerkezeti megfelelőség teljesítéséhez

5. az állékonyság és felúszás ellenőrzésemerev testnek tekinthető alap, ill. építmény egyensúlyának vizsgálatával

BME Szilárdságtani és Tartószerkezeti Tanszék

Tartószerkezet-rekonstru

kciós Szakmérnöki Képzés

Dr. Móczár Balázs

BME Geotechnikai Tanszék

BME Szilárdságtani és Tartószerkezeti Tanszék

Tartószerkezet-rekonstru

kciós Szakmérnöki Képzés