KARVALY Elemér
Dr., okleveles építőmérnök, ügyvezető igazgató, karvaly.elemer@hydrastat.hu HydraStat Mérnöki Iroda Kft., 4029, Debrecen, Csapó u. 63.
Kivonat: A mélygarázsok építése szükségessé teszi az épület méretétől függően, nagyméretű, 5-12.000 m2 alapterületű, 13 – 15 m mélységű munkagödör nyitását, melynek megtámasztása, víztelenítése nem elhanyagolható feladatot jelent egy közösségi-, vagy lakóépület megépítési feltételének megteremtésében. A tervezéshez szükséges geotechnikai feltárás, talajvizsgálati jelentésk követelményei, beépítési körülmények figyelembe vétele, tervezés elméleti kérdései meghatározóak a feladat megoldása tekintetében
Kulcsszavak: talajmechanikai feltárás, munkatér határolás, résfal, hátrahorgonyzás
1. BEVEZETÉS
A városfejlesztés elképzeléseinek megvalósítása, a tervezett épületek beépített környezetben történő elhelyezése és üzemelésével összefüggő körülmények szükségessé teszik, hogy a épületek alatt a parkolási lehetőség megoldott legyen. A mai körülmények között ezt csak az épüéet alatt kialakított, esetenként több szintes mélygarázzsal lehet biztosítani. A mélygarázsok építése szükségessé teszi az épület méretétől függően, nagyméretű, 5-12.000 m2 alapterületű, 13 – 15 m mélységű munkagödör nyitását, melynek megtámasztása, víztelenítése nem elhanyagolható feladatot jelent egy közösségi-, vagy lakóépület megépítési feltételének megteremtésében. A tervezéshez szükséges geotechnikai feltárás, talajvizsgálati jelentésk követelményei, beépítési körülmények figyelembe vétele, tervezés elméleti kérdései meghatározóak a feladat megoldása tekintetében. Az előadásban ezekkel a kérédsekkel összefüggő követelményeket foglaljuk össze.
A munkgödör megtámasztására általában helyszínen készített monolit vb. résfal, vagy fúrtcölöpfal szerkezetet alkalmazunk, mivel így biztosítható a dinamikus hatások kiküszöbölése, mely a környező épületekben károsodást okuhat.
2. TALAJMECHANIKAI FELTÁRÁS
Az épületek geotechnikai feltárását általában csak az alapozás tervezéséhez szükséges mértékben végzik el. Ennek az adatait általában az építész tervező adja meg a Talajvizsgálati jelentést készítő részére és nem veszi figyelembe a beépítés feltételeit.A nagyméretű és mélyséágű munkagödör megtámasztáshoz ismerni kell a horgonyok beépítési vinalában is a talajok fizikai, mechanikai jellemzőit. Az épület munkagödör megtámasztását biztosító horgonyok vonalában ismerni kell a talajrétegek elhelyezkedését, a talajmechanikai jellemzőket. A horgonyok befogási szakaszának helye általában a tervezett épülettől 15,0 – 20,0 m távolságban van.
174
1. ábra. Geotechnikai feltárás
Tervezéshez szükséges talajmechanikai jellemzők, adatok a következők:
Talaj megnevezése, réteg vastagsága (m), térfogatsúly (γ-kN/m3), feszültségállapot (haté-kony, teljes), belső súrlódási szög (φef°), talaj kohézió (cef -kPa), szerkezet és talaj közötti súrlódási szög (δ °), talaj típusa (kohéziómentes, kohéziós, túlkonszolidált), Poisson tényező (ν), telített térfogatsúly (γsaz kN/m3), összenyomódási modulus (Es-MPa), szerkezet szilárdsági tényező (m = 0,20-0,40), stb. /1./
3. A MEGTÁMASZTÓ SZERKEZET KIALAKÍTÁSA
A megtámasztó szerkezet méretezése rugalmas ágyazás figyelembevételével történik meg, melyre több elméleti megoldás áll rendelkezésünkre. Alapvető az ágyazási tényező meghatá-rozása, figyelembevétele. Ennek lehetséges módjai:
megadás: eloszlás szerint, talajparaméterként, CUR 166. szerint,
számítás: Menard, Chadeisson, Sckmitt, manuális iteráció, automatikus iteráció, lejá-rásával történhet meg.
A számításhoz meg kell határozni az egyes módszerekhez tartozó értéket is. Meg kell határozni a megtámasztó szerkezet anyagát, méretét, beépítésre kerülő beton, a hosszanti betonacél méretét, minőségét, mennyiségét, mely adatok alapján ellenőrízhető a szerkezet statikai megfelelősége./5.,6./
3.1. Munkagödör nyitás I. ütem
Szabadonálló befogott szádfal esetén a szerkezet állékonyága, elmozdulási korlátozása alapján határozzuk meg.
2. ábra. Mukagödör I. ütem. A megtámasztó szerkezetben keletkező igénybevételek Horgonyok befogási szakaszának
nyomvonala
Terve4zett építmény
175
A kedveszőtlen talajrétegződés miatt a munkagödör nagyobb mélységben nem nyitható meg. A talajok mechanikai tulajdonságai miatt a hajlítő nyomaték és a nyíróerő változása ennek függvénye.
Az I. ütemben kiemelt munkadödör szintje felett építjük be az első horgonysort, mellyet előfeszítünk és ez biztosítja a további munkagödör kiemelést. A horgonyok előfeszítő ereje általában 70-90 %-a számított horgonyerő alapértékének./4./
3.2. Munkagödör nyitás II. ütem
Az első rorba beépített horgonyor lehetővé teszi a mukagödör további kiemelését. A kiemelést a résfal elmozdulása és tehebíró képessége határozza meg.
3. ábra. Mukagödör II. ütem. A megtámasztó szerkezetben keletkező igénybevételek A szerkezetben keletkező hajlító és nyíró igénybevételek, az elmozdulás mértéke és a szükséges horgonyerő korlátozza meg, hogy milyen mélységben lehet kinyitni a munkagödör II. ütemét. Az I. sorba beépített horgonyokban a legnagyobb igénybevétel ebben az esetben keletkezik, ez a mértékadó helyzet. Mivel a munagödör mélységét még tovább növelni, ezér beéítésre kerül a következő, II. horgonysor és előfeszítésre kerül.
Ezt követően lehet a munkagödör további kiemelését elvégezni az alapozási földnunkaszintig.
3.3. Munkagödör nyitás III. ütem
A munkagödör mélyésgét az építmény alapozási síkja határozza meg. Általában az alapozási sík alatt megfelelő ágyazás biztosítására 0,50 – 1,00 m vastag ágyazati réteg kerül beépítésre, melyben kialakítható a beszivárgó víz elvezetését biztosító szivárgó rendszer is.
4. ábra. Mukagödör III. ütem. Megtámasztó szerkezetben keletkező igénybevételek
A végleges kiépítési állapot mellet előfordulhat hogy a külső talajvíuszint olyan mértékben megemelkedhet, hogy megegyezik a résfal, illetva a lavírsík szintjével Ezt rendkívüli állapotként kezeljük, de a teherbírást, állékonyságot – külső-, belső stabilitást - ebben az esetben is biztosítani kell.
A munkagödör teljes mélyégben történő kiemelésénél meg kell vizsgálni a külső és belső stabilitását a hátrahorgoynzott munkagödör megtámasztő résfal szekezetben.
176
5 ábra. Igénybevételi burkoló ábrák a rendkívüli terhelés mellett keletkező igénybevételek alapján
3.4. Belső stabilitás vizsgálata
A belső stabilitás vizsgálata a horgonyok megfelelő elhelyezésének és a megtéámasztott szerkezet háttöltésen kialakuló aktív és passzív földnyomás mellett bíztosított-e az állékonyság, illetve a beépítési körülmények mellett a horgonyok teherbírása megfelelő.
A belső állékonyságot befolyásolja a horgony befogási szakszánál keletkező akatív földnyomás, a geosztatikus terhelés, kohézióból eredő erők, és ennek figyelembevételével számított horgonyerő és maximálisan megengedett horgonyerő./6./
3.5. Külső stabilitás vizsgálata
A külső stabilitás a teljes földmegtámasztó szerkezet állékonyságát viszgálja. Több módszer ismert:
Bishop, Fellenius/Petterson, Spencer, Janbu, Morgenstern-Price módszere alapján, kör csúszólap felté-telezésével történik. A vizsgálati módszerek eltérő eredményt adnak a biztonság megítélésére, ezért fontos, hogy előre tisztázott legyen melyik módszer, milyen feltételek mellett alkalmazható. /6./
3.6. Réstal alatti hidraulikus talajtörés – buzgárosodásból belövetkező tönkremenetel A réstal alatti hidraulikus talajtöréss vizsgálata a szerkezet állékonysága szempontjából fontos, Különösen a finom homok, iszap, sovány agyag talajok esetén okoz problémát, ha a résfal nem megfelelő mélységbe kerül megtervezésre./1., 5., 6./
4. ÖSSZEFOGLALÁS
A nagyméretű munkagödör kialakítás, tervezésénél az előzőekben felsoroltakon felül, figyelembe kell venni az épület szerkezeti kialakítását, mely meghatározó a horgonyok beépítési helye szempont-jából. A megtámasztó résfal statikai vizsgálatát is el kell végezni hajlító-, nyíró igénybevételre, vala-mint a horgonyzási pontokban az átszúródásra való megfelelőséget is igazolni kell. /2.,3./ A munkagö-dör határolás tervezési feladatát csak a szerkezet tervezővel együttműködve lehet elvégezni és a kivite-lező által ajánlott technológia felülvizsgálata alapján valósítható meg.
5. FELHASZNÁLT IRODALOM
[1] CZAP, Z.,- MAHLER, A.,- MECSI, J., – MÓCZAR, B., – NAGY, L., – TAKÁCS, A.: EUROCODE 7. Vízépítő mérnököknek. Bodapest, 2010.
[2] KARSAI D.: Mélyépítési műtárgyak (BMEEOHSASB4), Budapesti Műszaki Egyetem,
[3] KARSAI D.: Mélyépítési vasbetonszerkezetek (BMEEOHSASC3). Budapesti Műszaki Egyetem
[4] MESZLÉNYI ZS.: Különleges alapozások. Földalatti műtárgyak, munkatér határolás Tartószerkezet rekonstrukciós Szakmérnöki képzés Jegyzet. (ESZSZMo4) BME Szilárdságtani és Tartószerkezeti Tanszék [5] EOROCODE 7
[6] GEO5 Geotechnikai tervező végeselemes számító program
177