Clpalapozsok Clpalapozsok mretezse A tervezs rendje kvetelmnyei Nyomott

Cölöpalapozások

Cölöpalapozások méretezése

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

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 határereje • az egyedi cölöpök határerejének összege lebegő cölöpöknél az MSZ szerint bizonyos (szerény mértékű) csökkentés • a cölöpcsúcs síkjában feltételezhető helyettesítő síkalap határteherbírásaként szélességét a köpenysúrlódás miatt a befoglaló kontúrvonalak által

Cölöpcsoport RH határereje az egyedi cölöpök Phi határerejének összegzéseként A módosító tényező • általában =1, 0 • zárt alakzatban, szemcsés talajba vert, lebegő cölöpök esetén =1, 1 • vonal mentén levert cölöpökre a cölöpszámtól függően =1, 0… 0, 6

Cölöpcsoport határereje helyettesítő síkalapként

Az egyedi cölöpök süllyedése a csúcs alatti 2. D talajzóna kompressziójából, de a legtöbb esetben minimális (elhanyagolható), mert • a lebegő cölöpöknél domináns köpenysúrlódás kb. 1 cm elmozdulással már mobilizálódik • az álló cölöpök csúcsa jó teherbírású talajra támaszkodik • próbaterhelési tapasztalatok szerint határerőnél 5 -10 mm-nél kevesebb

Cölöpcsoport süllyedésének becslése

A cölöptervezés lényege 1. 2. 3. 4. Típus- és méret választás Kiosztás - tengelytávolság Egyedi cölöp tervezése talajtörésre Közelítő ellenőrzések

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.

Egyedi cölöp törőerejének meghatározási módszerei • statikus próbaterhelés a helyszínén, a tervezett cölöpfajtán hasonló próbaterhelések eredményeinek adaptálása • számítás altalajszelvény alapján statikus szondadiagram nyírószilárdság azonosító paraméterek • dinamikus próbaterhelés illesztés korrelációs összefüggés verési képlet

Statikus cölöppróbaterhelések

Próbaterhelési rendszerek

Önlehorgonyzó próbacölöppel (VUIS)

STATNAMIC

Cölöppróbaterhelés EN ISO 22477/1 • talajvizsgálat nem távolabb 5, 0 m-nél és legalább 5, 0 m-re a talp alá • osztott cölöp is, de csak Oesterberg-cella (? ) • minimális „tiszta” távolság a horgonycölöpöktől 3 D vagy 2, 5 m • 10 % tartalék az ellentartásban • 0, 01 Pmax és 0, 01 mm mérési pontosság • Belső erőeloszlás mérésére több módszert ajánl • 8 lépcső közbenső tehermentesítés nélkül • cölöpkészítés utáni idő: – szemcsés talaj 5 nap, – kötött talajban 3 hét fúrt, 5 hét vert cölöpre • terhelés 0, 25 mm/5 perc, de min. 60 perc, legalább 2 Rc-ig • sokféle görbét kell megadni: F-s, F-t, s-lgt, F-ay, Fs-s, Fb-s, F(z)-t, Fsi-s • szabad korrigálni az F-s görbét hosszabb időtartamra • szabad extrapolálni nagyobb süllyedésre • s=D/10 -nél törési állapot • kúszási erő értelmezése (ay erőteljes áltozása)

A terhelőerő időbeli változása

A süllyedés időbeli alakulása

A terhelő erő és a süllyedés kapcsolata

Próbaterhelési görbe

Törőerő meghatározása hiperbolikus közelítéssel

Törőerő meghatározása extrapolációval Mazurkievicz szerint

Próbaterhelés értékelése

Cölöpellenállás számítása talajvizsgálat alapján

Cölöpteherbírásszámítás szemiempirikus módszerekkel PCS csúcsellenállás PK köpenysúrlódás ACS keresztmetszeti terület Hi · K i rétegvastagság x cölöpkerület CS vagy qb fajlagos csúcsellenállás i vagy qsi fajlagos köpenysúrlódás

qb talpellenállás qb. H korlátozása – qb. H<15 MPa lehet – előterhelt, nagyon tömör, meszes homokok esetében további csöökentés 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 qs palástellenállás qs = s qc. H korrekciója – ha egy 1, 0 m-nél hosszabb szakaszon qc 15 MPa, 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 zc’-ről z. H’-ra csökken, akkor a figyelembe vehető szondaellenállás qc. H=qc. H·( z. H’/ zc’) legyen

Statikus szondadiagram

Fajlagos cölöpteherbírások SPT alapján az N 30 ütésszámból Poulos (Decourt) Palástellenállás (k. Pa) qs = AN + BN · N 30, s Talpellenállás (MPa) qb = CN · N 30; b Óvatos alkalmazást!

statikus (elméleti) képletek az EC 7 csak próbaterheléssel igazolt számítási képleteket ismer el a nemzetközi szakirodalom (Poulos, Lancelotta) • teljes feszültségek analízise (cu – ju=0) – talpellenállás qb = 9 · c u · Rc • vert cölöp Rc = (D + 0, 5) / (2 · D) ≤ 1, 0 • fúrt cölöp Rc = (D + 1, 0) / (2 · D + 1, 0) ≤ 1, 0 – palástellenállás qs = · cu = (cu) · cu • vert cölöp: = 0, 25 / (cu / z’)0, 5 ha (cu / z’) ≤ 1, 0 = 0, 25 / (cu / z’)0, 25 ha (cu / z’) ≥ 1, 0 • fúrt cölöp: = 0, 21 + 0, 26 · (pa / cu) • hatékony feszültségek analízise (j’ – cu=0) – talpellenállás qb = N(j) · z’· Rc(H/D; j) • vert cölöp Berezancev 0, 5 < Rc < 0, 85 és N(j=30)=33 – N(j=36)=88 • fúrt cölöp qb(fúrt) / qb(vert) = 0, 3 – 0, 5 – palástellenállás qs = K · z’ · tg d’ • vert cölöp: K = 1, 0 – 2, 0 és d / j’ = 0, 7 – 1, 0

Kötött talajok fajlagos cölöpellenállási értékei a cu drénezetlen nyírószilárdságból Köpenysúrlódás Csúcsellenállás Talajkiszorítással készülő cölöpre Talajhelyettesítéssel készülő cölöpre cu 0, 06. qc qc= a stat. szonda csúcsellenállása

Szemcsés talajok fajlagos cölöpellenállása (vert cölöp)

DIN 1054 fúrt cölöpök fajlagos cölöpellenállásainak tapasztalati értékei

DIN 1054 vert cölöpök fajlagos cölöpellenállásának tapasztalatai értékei

Dinamikus próbaterhelés

Dinamikus próbaterhelés • Módszerek dinamikus próbaterhelés (alakváltozás- és gyorsulásmérés) 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

A PH határerőt 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 változékonyság 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.

Cölöptervezési szabványok áttekintése EC 7 és EN ISO 22477/1 • számítási képletek a cölöpellenállás meghatározására talajvizsgálat alapján – nincs pontosítva a vizsgálat módszere – 1. rész: csak elvi szinten értelmezve és csak próbaterheléssel igazolt képletet elfogadva – 2. rész: mellékletben a CPT-alapján a holland szabvány és a DIN nyomán • próbaterhelés a cölöpellenállás meghatározására (vizsgálat a legrosszabb helyen) – statikus • EN ISO 22477/1 szerint • extrapoláció nem megengedett • kisebb átmérőjű cölöpön is végezhető, ha elkülönítve mérik az ellenállás összetevőit – dinamikus • EN ISO 22477/4 szerint • hasonló cölöpön, hasonló talajban végzett, statikus próbaterheléssel igazolt értékeléssel • különböző színvonalú értékelések a jelillesztéstől a verésig • parciális tényezők a cölöpellenállás tervezési értékének meghatározására – cölöptípustól függően – talpra és palástra, illetve a teljes ellenállásra külön – 1, 10 és 1, 25 közötti értékek • korrelációs tényezők a cölöpellenállás karakterisztikus értékének meghatározására – a méretezési módszertől és a vizsgálatok számától függően – 1, 0 és 1, 90 között • modelltényező a nemzeti mellékletben – ha átlag- és nem karakterisztikus értékkel számolnak – 1, 1 és 1, 3 között a talajszilárdság felvételétől függően

• Okai: Negatív köpenysúrlódás 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

Cölöpözési technológiák

A cölöpanyag hasznosulása 20 cölöpözési projekt Nápoly mellett vulkáni eredetű talajokban

Talajkiszorításos cölöpk

Talajkiszorításos cölöptípusok MSZ EN 12699

Talpszélesítés

Termékfejlesztési irányok • Méretválaszték növelése D=12 -60 cm, 18*18 - 55*55 cm • Üreges kialakítás 5 -12 cm falvastagság • Kónikus alak 1, 5 ° kúpszög • Előfeszítés 4 -6 MPa • Magas betonminőség C 25 -55 • Speciális anyagok extrudált beton acélhaj vasalással, öntött vas, vasalt műanyagcső • Toldás nyomatékbírásra is • Energiacölöpök 50 -1500 k. W fűtés, hűtés

Toldások

Az alkalmazáshoz szükséges speciális információk • • Épületmaradványok, feltöltések Kövesedett talajok Agresszív talajok és talajvíz Lágy réteg egy jó réteg alatt Érzékeny szomszédos épületek Környezeti korlátozások Légvezetékek

Lejuttatás • 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 lökethossz • 1 % kár elfogadható • elvárt pontosság: helyzet: 0, 1 m, ferdeség: 4 cm/m • segítő módszerek: előverés, előfúrás, vésőzés, előrobbantás, öblítés

Fúrt cölöpök

Méretek, mérettűrések – – – Méret 0, 3 ≤ D ≤ 3, 0 m Wmin ≥ 0, 4 m L/W≤ 6 n≥ 6 A ≤ 10 m 2 Dtalp / D ≤ 2 szemcsés t. Dtalp / D ≤ 3 kötött t. Dtörzsmax / D ≤ 2 Mérettűrések – 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 – i ≤ 0, 02 m/m ha n ≥ 15 i ≤ 0, 04 m/m ha 4 ≤ n ≤ 15

Fúrt cölöpök betonminősége • Betonminőség: C 20/25 – C 30/37 • Adalékanyag: betéttávolság/4 dmax≤ 32 mm és • Cementtartalom: betonozás) ≥ 375 kg/m 3 ≥ 325 kg/m 3 (száraz (víz alatti betonozás) • Víz/cement tényező: v/c 0, 6 • Adalékanyag d>8 mm) d 0, 125 mm +cement ≥ 400 kg/m 3 ≥ 450 kg/m 3 (ha d≤ 8 mm) (ha

Támasztófolyadék • Bentonitszuszpenzió • Polimerszuszpenzió • Egyéb szuszpenziók (bentonit+polimer, más agyagásvány)

Vasalás – Acölöp ≤ 0, 5 m 2 ≤ Acölöp ≤ 1, 0 m 2 Acölöp ≥ 1, 0 m 2 Avas ≥ 0, 5 % Acölöp Avas ≥ 0, 0025 m 2 Avas ≥ 0, 25 % Acölöp – min 4 Ø 12 – min. betéttávolság 100 mm – kengyel min Ø 6 ill. dhosszvas/4 – betonfedés 60 mm 50 mm ha a cölöpátmérő > 60 cm ha a cölöpátmérő ≤ 60 cm

Fúrás • • • gyors legyen a fúrás a talp egyenletes felfekvése biztosítandó túlfúrás új műszakban végzett betonozáskor talptisztítás falvédelem: – béléscső: n≤ 15 esetén kötelező, víztúlnyomás, előtolás – támasztófolyadék iránycső kell, folyadékminőség, tartalék, dugattyúhatás, n≤ 15 esetén tilos – spirál-talajdugó: n≤ 10 esetén folyós homok, cu≤ 15 k. Pa agyag esetén próbacölöp földkiemelés minimalizálása • falvédelem nélkül: d≤ 60 cm esetén, n≤ 15 esetén, szilárd talaj

Acélbetét • toldás: • hajlítás: vb. szabály, kiegészítő rögzítés, ponthegesztés nem vb. szabály, 5 és 100 °C hőmérséklethatárok • betonacélkosár: huzal, kampó, hegesztés merevítőgyűrű, elosztóvasalás, átlós merevítés • távtartó központosság, takarás min. 3 m-ként 3 db • beállítás: gyorsan, függesztve, 0, 15 m pontosság, spirálnál utólag is szabad enyhe vibrálással, húzással

Betonozás • • • Gyors kezdés a fúrás után Talp- és fúróiszap ellenőrzése (mintavétel is) Folytonos betonozás (konzisztencia és tartalék) Betonozócső - Kontraktorcső (Méret min. 6 Dmax vagy 15 cm, tölcséres vég, sima fal, dugó) Max. D megemelés, 1, 5 – 2, 5 m bemerülés, lassú kiemelés Béléscső visszahúzása Belső vibrálás tilos Betonvédelem (áramló vízben, puha talajban, fagyban) Visszavésés Jegyzőkönyvezés