Clpalapozs I rsz Clpalapozsi alapismeretek A clpk definicija

Cölöpalapozás I. rész

Cölöpalapozási alapismeretek

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

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

Új épület pilléreinek alapozása cölöpökkel

Kombinált cölöp-lemez alapozás

Alapmegerősítő cölöpök

Földmegtámasztó cölöpfalak

Mélyvibrációval készülő talajjavító cölöp

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

A cölöp ellenállási összetevők mobilizálódása, arányuk változása

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

A cölöpanyag hasznosulása 20 cölöpözési projekt Nápoly mellett vulkáni eredetű talajokban

Cölöposztályozás az átmérő szerint Mikrocölöpök • D=8 -24 (30) cm • főleg alapmegerősítésr e • speciális technológiák kal „Normál” méretű • D=30 -80 cm • szokványos terhű, érzékeny épületek • mindkét technológiával Nagyátmérőjű • D> 80 cm • nagy terhelésű, érzékeny épületek • talajhelyettesítéses

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

Cölöpalapozások tervezése

A tervezés rendje, követelményei

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

A cölöptervezés meghatározó elemei 1. 2. 3. 4. Típus és méret választás Kiosztás tengelytávolság Egyedi cölöp tervezése talajtörésre Közelítő ellenőrzések a további követelményekre

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.

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

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

A cölöpcsoport talajtörési ellenállása a) 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 b) a cölöpcsúcs síkjában feltételezhető helyettesítő síkalap talajtörési ellenállása alaprajzi méretet a köpenysúrlódás miatti feszültség szétterjedéssel számolva a cölöpöket befoglaló kontúrvonalakból kiadódónál valamelyestnagyobbra

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 ≈ 10 20 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

Cölöpcsoport süllyedésének becslése

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<1 cm/hó), cölöpköpeny kikapcsolása védőcsővel, kenéssel kellően nagy biztonság a töréssel szemben

Az egyedi cölöp teherbírásának meghatározása

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

Statikus cölöppróbaterhelések

Próbaterhelési rendszerek

STATNAMIC

A terhelőerő időbeli változása

A süllyedés időbeli alakulása

A terhelő erő és a süllyedés kapcsolata

Próbaterhelési görbe

Cölöpellenállás számítása talajvizsgálat alapján

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

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

Statikus szondadiagram

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

DIN 1054 fúrt cölöpök fajlagos cölöpellenállásainak tapasztalati értékei

DIN 1054 vert cölöpök fajlagos cölöpellenállásának tapasztalatai értékei

Tapasztalati adatok a cölöpteherbírásra

Dinamikus próbaterhelés

Dinamikus próbaterhelés • Módszerek dinamikus próbaterhelés (alakváltozás- és gyorsulásmérés) korrelációs tényező modellillesztéssel (signal matching, CAPWAP) 1, 35 közvetlen számítással (hullámegyenlet, CASE) 1, 60 verési képlet (elmozdulásmérés) kvázi-rugalmas behatolás mérésével 1, 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 elég nagy elmozdulás hosszabb erőhatás • Alkalmazás (2 -10 t) (10 -50 mm) (5 -100 ms)

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

Biztonság az MSZ 15005 szerint és az Eurocode 7 szerint

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

A biztonság az Eurocode 7 szerint

Modelltényező az EC 7 NM szerint NA 25. 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. NA 25. 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.