Tartószerkezeti Szakmérnöki BME Tartószerkezet ... · PDF fileMSZ EN...
Transcript of Tartószerkezeti Szakmérnöki BME Tartószerkezet ... · PDF fileMSZ EN...
6.2. fejezet 483
Kétszintes irodaépület alapozása lemezalappal
6.2. fejezet: Síkalapozás
(vb. lemezalapozás)
FEJEZET BEVEZETŐ
Az irodaház szerkezete, geometriája, a helyszín és a geotechnikai adottságok is megegyeznek
az előző (6.1-es) fejezetben ismertetekkel. Új talajvizsgálati jelentés és geotechnikai
adatszolgáltatás nem készült. Az alapadat szolgáltatás is ugyanaz (a tartószerkezeti tervező
annak készítésekor - amikor még a talajadottságok nem voltak ismertek - fagyhatáron történő
sáv-és pilléralapozást feltételezett). A geotechnikai adatszolgáltatásban a geotechnikai tervező
kétféle alapozási módot javasolt. Ezek közül a meteorológiai határmélység alá levitt sáv-és
pilléralapozás a 6.1-es fejezetben került kidolgozásra, míg ebben a 6.2-es fejezetben egy
térszíni vb. lemezalapozási megoldást mutatunk be.
Az alapadat szolgáltató lap, a talajvizsgálati jelentés és a geotechnikai adatszolgáltatás
megegyezik a 6.1-es fejezetben található anyagokkal, így azokat nem ismételjük meg.
A létesítmény vb. lemezalapozását a talajvizsgálati jelentésben és a geotechnikai
adatszolgáltatásban foglaltak alapján a tartószerkezeti és geotechnikai tervező együttesen,
folyamatos együttműködésben dolgozta ki. A geotechnikai tervező feladata a süllyedések és
az ágyazási együttható meghatározása volt, míg a szerkezeti méretezést a tartószerkezeti
tervezők végezték.
TARTALOMJEGYZÉK:
FEJEZET BEVEZETŐ ........................................................................................................... 483
ALAPOZÁSI TERV ................................................................................................................. 485
1. Előzmények, kiindulási adatok ...................................................................................... 485
1.1. A feladat rövid leírása ............................................................................................ 485
1.2. Alapadatok ............................................................................................................. 485
1.2.1. A szerkezet, alaprajzok, metszetek ................................................................ 485
1.2.2. Előzetes terhelések az alapadat szolgáltatáshoz ............................................. 486
1.3. Geotechnikai kategorizálás .................................................................................... 487
1.4. Felhasznált szabványok, szakirodalom .................................................................. 488
1.5. Az alapok felső síkjára jutó terhelések (GEO és STR határállapotra) ................... 488
1.5.1. Geometriai elrendezés (rajz): ......................................................................... 488
1.5.2. Táblázatos teherösszegzés .............................................................................. 488
2. Helyszíni viszonyok ....................................................................................................... 490
3. Talajvizsgálati jelentés – Geotechnikai adottságok ....................................................... 490
4. A számítások során alkalmazott geotechnikai paraméterek karakterisztikus értékei .... 490
5. Az alapozás méretezése .................................................................................................. 491
5.1. A választott alapozási mód, alkalmazott számítási eljárások ................................. 491
5.2. Lemezalap méretezése ............................................................................................ 491
5.2.1. Terhek ............................................................................................................. 491
5.2.2. Az ágyazási tényező meghatározása .............................................................. 491
5.2.3. A vb. lemez alatti feszültségek és alakváltozások számítása ......................... 494
5.2.4. A lemez alatti talajtörés vizsgálata ................................................................. 495
5.2.5. Az alaplemez vasalása .................................................................................... 495
BM
E Sz
ilárd
ságt
ani é
s Tar
tósz
erke
zeti
Tans
zék
Tartó
szer
keze
t-rek
onst
rukc
iós S
zakm
érnö
ki K
épzé
s
6.2. fejezet 484
Kétszintes irodaépület alapozása lemezalappal
6. Kivitelezés, fenntartás, üzemeltetés .............................................................................. 496
B
ME
Szilá
rdsá
gtan
i és T
artó
szer
keze
ti Ta
nszé
k
Tartó
szer
keze
t-rek
onst
rukc
iós S
zakm
érnö
ki K
épzé
s
6.2. fejezet 485
Kétszintes irodaépület alapozása lemezalappal Alapozási terv
Alapozási terv
1. ELŐZMÉNYEK, KIINDULÁSI ADATOK
1.1. A feladat rövid leírása
Mint ahogyan a fejezet bevezetőjében is utaltunk rá, a kétszintes irodaház alapozása két
verzióval kerül bemutatásra. Ebben a 6.2-es fejezetben térszíni vb. lemezalapozás kerül
kidolgozásra. A részletes leírásokat, adatokat lásd a 6.1-es fejezetben.
1.2. Alapadatok
1.2.1. A szerkezet, alaprajzok, metszetek
Mint már említettük, az épület (fel)szerkezete, kialakítása a 6.1 fejezetben bemutatottakhoz
képest nem változott. A teljesség kedvéért megismételjük a 6.1-es pontban közölteket.
Az épület szerkezete hagyományos, Porotherm falazattal és monolit vb. födémekkel. Az
építmény alapterülete kb. 500 m2. A ±0,00 szint a 100,1 mBf. szinten van.
Az építész alaprajzok és metszetek a következő (1-2.jelű) ábrákon láthatóak. Megjegyezzük,
hogy az 1.ábrán látható metszeteken még az építész tervező előzetes elképzelése látható az
alapozásra vonatkozóan.
1. ábra: Építész metszetek
BM
E Sz
ilárd
ságt
ani é
s Tar
tósz
erke
zeti
Tans
zék
Tartó
szer
keze
t-rek
onst
rukc
iós S
zakm
érnö
ki K
épzé
s
6.2. fejezet 486
Kétszintes irodaépület alapozása lemezalappal Alapozási terv
2. ábra - Építész alaprajzok
1.2.2. Előzetes terhelések az alapadat szolgáltatáshoz
A geotechnikai vizsgálatokhoz szükséges alapadat-szolgáltatáshoz ugyanúgy a tájékoztató
nagyságú fal- és pillérterheket adjuk meg, mint a 6.1-es fejezetben tettük a sáv- és
pontalapozáshoz, de egy átlagos, ΣV/A [kN/m2] felületi terhelést is megadunk.
BM
E Sz
ilárd
ságt
ani é
s Tar
tósz
erke
zeti
Tans
zék
Tartó
szer
keze
t-rek
onst
rukc
iós S
zakm
érnö
ki K
épzé
s
6.2. fejezet 487
Kétszintes irodaépület alapozása lemezalappal Alapozási terv
falszakasz
jele hossza (m) becsült teher
(kN/fm) össz. (kN)
15 47,4 50 2370
16-17-18 10,2 96 979
19 10,2 235 2397
20 4,75 172 817
21 5,45 172 937
22 4,75 169 803
23 5,45 169 921
24-25-26 10,2 110 1122
1,2 5,4 107 578
2-7ig 20,4 107 2183
8 1,65 17 28
9 1,65 17 28
10-14ig 15,6 107 1669
P1 1 1043 1043
P2 1 1483 1483
P3 1 1483 1483
P4 1 1043 1043
P5 1 1483 1483
összesen ΣV(kN): 21 367
Terület A (m2) 47,7 10,2 487
Átlagos előzetes terhelés a lemezalap tetején (kN/m2) 43,92 1. táblázat: Előzetes teher adatszolgáltatás lemezalapozás esetén
ΣV/A = 43.92 kN/m2
Alkalmazott anyagok:
Aljzatbeton C 8/10 – 8-X0-F1
Vasalt alaplemez betonja C 25/30-32-X0-F2
Betonacél B 60.50
1.3. Geotechnikai kategorizálás
A talajvizsgálati jelentés során a geotechnikai kategória már megállapításra került, a két
tervező (geotechnikai és tartószerkezeti) egyeztetése által. A talajvizsgálati jelentés készítése
óta új, nem ismert körülmény nem merült fel, így a felülvizsgálat változást nem okozott.
Ennek megfelelően megismételjük a talajvizsgálati jelentésben ezzel kapcsolatban leírtakat. A
geotechnikai kategória mindkét alapozási verzió esetén megegyezik.
Figyelembe véve az építési helyszín földtani-és hidrogeológiai adottságait, geodéziai
viszonyait, az építési környezet beépítettségét, valamint a tervezett épület kialakítását,
szerkezetét, terhelési adatait, az MSZ EN 1997-1: 2006 szerint a tervezett építmény az 2.
geotechnikai kategóriába sorolható. Indokolja a 2.kategória alkalmazását (és nem elegendő
1.kategóriát alkalmazni) a pillérterhelések nagyságrendje, valamint a térfogatváltozó agyag
altalaj.
BM
E Sz
ilárd
ságt
ani é
s Tar
tósz
erke
zeti
Tans
zék
Tartó
szer
keze
t-rek
onst
rukc
iós S
zakm
érnö
ki K
épzé
s
6.2. fejezet 488
Kétszintes irodaépület alapozása lemezalappal Alapozási terv
1.4. Felhasznált szabványok, szakirodalom
MSZ EN 1990:2005 Eurocode: A tartószerkezetek tervezésének alapjai
MSZ EN 1991-1-1:2005 Eurocode 1: A tartószerkezeteket érő hatások. 1-1. rész: Általános
hatások. Sűrűség, önsúly és az épületek hasznos terhei
MSZ EN 1991-1-3:2005 Eurocode 1: A tartószerkezeteket érő hatások. 1-3. rész: Általános
hatások. Hóteher
MSZ EN 1991-1-4:2007 Eurocode 1: A tartószerkezeteket érő hatások. 1-4. rész: Általános
hatások. Szélhatás
MSZ EN 1992-1-1:2010 Eurocode 2: Betonszerkezetek tervezése. 1-1. rész: Általános és az
épületekre vonatkozó szabályok
MSZ EN 1992-1-2:2005 Eurocode 2: Betonszerkezetek tervezése. 1-2. rész: Általános
szabályok. Tervezés tűzterhelésre
MSZ EN 1997-1:2006 Eurocode 7: Geotechnikai tervezés. 1. rész: Általános szabályok
MSZ EN 1998-1:2008 Eurocode 8: Tartószerkezetek tervezése földrengésre. 1. rész:
Általános szabályok, szeizmikus hatások és az épületekre vonatkozó szabályok
Deák György – Erdélyi Tamás – Fernezelyi Sándor – Kollár László - Visnovitz György:
Épületek tartószerkezeteinek tervezése az EUROCODE alapján : Terhek és hatások.
Bertelsmann Springer Magyarország Kft. Budapest, 2006.
Deák György – Draskóczy András – Dulácska Endre – Kollár László - Visnovitz György:
Vasbetonszerkezetek Tervezés az EUROCODE alapján. Springer Média Magyarország Kft.
Budapest, 2007. január
Szepesházi Róbert: Geotechnikai Tervezés az EUROCODE 7 és a kapcsolódó európai
geotechnikai szabványok alapján. Business Média Magyarország Kft. Budapest, 2008.
szeptember
Széchy: Alapozás II. (Műszaki Könyvkiadó, 1963)
1.5. Az alapok felső síkjára jutó terhelések (GEO és STR határállapotra)
1.5.1. Geometriai elrendezés (rajz):
3. ábra: A számításnál felhasznált sávalap és pontalap hivatkozások
Az alaplemez v=35cm vastag síklemez, a liftsüllyesztékkel a feladatban nem foglalkoztunk
1.5.2. Táblázatos teherösszegzés
1.5.2.1. Terhek és hatások
Megegyezik a sáv-és pontalapoknál használtakkal. (lásd 6.1-es fejezet Alapozási tervének
1.5.2.1-es pontjában)
BM
E Sz
ilárd
ságt
ani é
s Tar
tósz
erke
zeti
Tans
zék
Tartó
szer
keze
t-rek
onst
rukc
iós S
zakm
érnö
ki K
épzé
s
6.2. fejezet 489
Kétszintes irodaépület alapozása lemezalappal Alapozási terv
1.5.2.2. Teherkombinációk
Megegyezik a sáv-és pontalapoknál használtakkal. (lásd 6.1-es fejezet Alapozási tervének
1.5.2.2-es pontjában)
1.5.2.3. Teherösszesítés alaplemez méretezéshez:
2. táblázat: Teherösszesítés alaplemez ellenörzéséhez
1.5.2.4. Teherösszesítés alaplemez süllyedésszámításhoz:
3. táblázat: Teherösszesítés alaplemez süllyedésszámításához
Hasznos
Önsúly+
Burkolat
Falazat
terhe
1. em
Önsúly+
Burkolat
Falazat
terhe
földszint
Válaszfal
+gépészet
[kN/m] [kN/m] [kN/m] [kN/m] [kN/m] [kN/m] [kN/m] [kN/m] [kN/m]
1-2 faltest 9,78 7,20 1,05 6,37 6,00 0,81 2,56 29,35 4,42
2-7 faltest 27,36 7,29 2,92 17,38 7,40 2,22 7,03 59,42 12,18
8 faltest 0,00 9,15 0,00 33,75 9,30 3,46 13,69 52,20 17,15
9 faltest 0,00 9,15 0,00 34,30 9,30 3,53 13,92 52,75 17,45
10-14 faltest 27,56 7,29 2,94 17,40 6,10 2,22 7,05 58,35 12,21
15 faltest 9,81 9,15 1,05 6,89 9,30 0,88 2,77 35,14 4,71
16-18 faltest 19,71 7,80 2,13 12,83 7,87 1,64 5,16 48,21 8,93
19 faltest 62,42 14,00 6,73 40,65 14,23 5,18 16,32 131,30 28,23
20 faltest 71,28 9,15 7,50 41,25 9,30 5,10 16,89 130,97 29,50
21 faltest 44,62 9,15 4,82 17,11 9,30 2,19 6,92 80,18 13,93
22 faltest 69,05 9,15 7,26 40,70 9,30 4,80 15,90 128,20 27,96
23 faltest 35,50 9,15 3,84 11,55 9,30 4,46 4,68 65,50 12,98
24-26 faltest 23,61 7,80 2,55 15,39 7,87 1,96 6,17 54,67 10,68
Pillér
neve
Pillér
önsúly
Pillér
önsúly
[kN] [kN] [kN] [kN] [kN]
P1 335 23 35 212 23 27 85 593 147
P2 452 23 48 293 23 37 118 791 203
P3 403 23 43 271 23 34 108 720 185
P4 342 23 37 237 23 29 92 625 158
P5 479 23 52 312 23 40 125 837 217
Teherösszesítés alaplemez ellenörzéshez az alaplemez felső síkjára, karakterisztikus érték
Lemezalapozás
Faltest
neve Q
Állandó teher Állandó teher Hasznos
Tetőszintről Emeletről
G
Hasznos
Önsúly+
Burkolat
Falazat
terhe
1. em
Önsúly+
Burkolat
Falazat
terhe
földszint
Válaszfal
+gépészet
[kN/m] [kN/m] [kN/m] [kN/m] [kN/m] [kN/m] [kN/m] [kN/m] [kN/m]
1-2 faltest 9,78 7,20 2,38 6,37 6,00 0,81 2,70 29,35 2,33
2-7 faltest 27,36 7,29 6,61 17,38 7,40 2,22 7,40 59,42 6,42
8 faltest 0,00 9,15 0,00 33,75 9,30 3,46 14,26 52,20 7,74
9 faltest 0,00 9,15 0,00 34,30 9,30 3,53 14,51 52,75 7,88
10-14 faltest 27,56 7,29 6,64 17,40 6,10 2,22 7,42 58,35 6,44
15 faltest 9,81 9,15 2,39 6,89 9,30 0,88 2,92 35,14 2,47
16-18 faltest 19,71 7,80 4,81 12,83 7,87 1,64 5,43 48,21 4,71
19 faltest 62,42 14,00 15,22 40,65 14,23 5,18 17,18 131,30 14,90
20 faltest 71,28 9,15 16,95 41,25 9,30 5,10 17,74 130,97 15,51
21 faltest 44,62 9,15 10,90 17,11 9,30 2,19 7,28 80,18 7,64
22 faltest 69,05 9,15 16,40 40,70 9,30 4,80 16,71 128,20 14,73
23 faltest 35,50 9,15 8,67 11,55 9,30 4,46 4,93 65,50 8,54
24-26 faltest 23,61 7,80 5,76 15,39 7,87 1,96 6,50 54,67 5,64
Pillér
neve
Pillér
önsúly
Pillér
önsúly
[kN] [kN] [kN] [kN] [kN]
P1 335 23 79 212 23 27 90 593 78
P2 452 23 110 293 23 37 124 791 107
P3 403 23 98 271 23 34 114 720 98
P4 342 23 83 237 23 29 97 625 83
P5 479 23 117 312 23 40 132 837 115
Teherösszesítés süllyedésszámításhoz az alaplemez felső síkjára, karakterisztikus érték
Lemezalapozás
Hasznos
G QFaltest
neve
Tetőszintről Emeletről
Állandó teher Állandó teher
BM
E Sz
ilárd
ságt
ani é
s Tar
tósz
erke
zeti
Tans
zék
Tartó
szer
keze
t-rek
onst
rukc
iós S
zakm
érnö
ki K
épzé
s
6.2. fejezet 490
Kétszintes irodaépület alapozása lemezalappal Alapozási terv
2. HELYSZÍNI VISZONYOK
A vizsgált telek Budapesten, a XI.kerületben, található. A vizsgált telek közel sík, beépítetlen,
de a környezet szinte teljesen beépített. Az egyik szomszédos telken a telekhatáron egy épület
áll, mely zártsorúan csatlakozik egyik oldalról a tervezett épülethez.
3. TALAJVIZSGÁLATI JELENTÉS – GEOTECHNIKAI
ADOTTSÁGOK
A Talajvizsgálati jelentés készítője Dr. Móczár Balázs (GeoExpert Kft.), kelte 2011. október
20. A tartószerkezeti tervező kérésére az alapozás tervezéséhez egy Geotechnikai
adatszolgáltatás is készült a geotechnikai tervező által (dátuma: 2011. november 5.). A
talajvizsgálati jelentés 3 db 6 méteres kisátmérőjű fúrás, 2 db 6 m-es dinamikus
verőszondázás (DPH), 2 db alapfeltárás, valamint a laboratóriumi vizsgálatok eredményeit
alapul véve került összeállításra.
A talajvizsgálati jelentés és a geotechnikai adatszolgáltatás alapján összefoglaljuk a
geotechnikai viszonyokat.
A közel sík terepfelszín alatt 0,5-0,8 méter vastag, vegyes, építési törmelékes, homokos
feltöltés van. A feltöltés alatt egységesen egy sárgásbarna, rozsdafoltos, kőszórványos
(lejtőtörmelékes) kövér agyagot tártak fel. Az agyag kemény konzisztenciájú, nehezen
fúrható, tömör állapotú. Lejtőtörmelék 4-5 méteres mélység alatt gyakorlatilag nem volt
észlelhető. A feltárt agyag a laboratóriumi vizsgálatok (és környékbeli tapasztalatok alapján)
erősen térfogatváltozó tulajdonságú.
Összefüggő talajvízzel nem kell számolni, réteg-és szivárgó vizekkel azonban bármely szinten
megjelenhetnek.
A szomszédos épület betonalapjainak alapozási síkja a terepszint alatt kb. 2 méterre található.
4. A SZÁMÍTÁSOK SORÁN ALKALMAZOTT GEOTECH-
NIKAI PARAMÉTEREK KARAKTERISZTIKUS ÉRTÉ-
KEI
A Geotechnikai adatszolgáltatás alapján a karakterisztikus geotechnikai paraméterek
felvételének szempontjai és értékei az alábbiak.
Vb. lemezalapozás esetén - figyelembe véve a vb. lemez szélességét - a várható lehatási
mélység 5-7 méter. Az agyagréteg tulajdonságai ebben a talajzónában közel egységesnek
mondhatóak. A talajvíz nem játszik szerepet. A várható hatástávolság alapján a teherbírás
ellenőrzésénél és a süllyedésszámításnál az agyagréteg geotechnikai paramétereinek
(talajfizikai jellemzőinek) karakterisztikus értékei a laboratóriumi-és terepi vizsgálatok
eredményei, illetve az ezekből származtatott értékek alapján - figyelembe véve a tervezett
alapozási módot – az alábbiak:
Feltöltés (Mg):
γ’ = 18.0 kN/m3
BM
E Sz
ilárd
ságt
ani é
s Tar
tósz
erke
zeti
Tans
zék
Tartó
szer
keze
t-rek
onst
rukc
iós S
zakm
érnö
ki K
épzé
s
6.2. fejezet 491
Kétszintes irodaépület alapozása lemezalappal Alapozási terv
Kövér agyag (Cl):
γ’ = 20.5 kN/m3
φk’ = 14o
ck’= 55 kN/m2
Es= 13 MN/m
2
5. AZ ALAPOZÁS MÉRETEZÉSE
5.1. A választott alapozási mód, alkalmazott számítási eljárások
Mint korábban többször is kiemeltük, ebben a fejezetben egy térszíni vb. lemezalapozás került
kidolgozásra. A 35 cm vastag vb. lemezalap alá min. 50 cm vastag homokos kavics vagy
zúzottkő ágyazat kerül.
A vb. lemez ellenőrzését végeselem-programmal (AXIS) a tartószerkezeti tervezők végezték,
az ágyazási tényezőt a geotechnikai tervező számította.
5.2. Lemezalap méretezése
5.2.1. Terhek
Az alaplemezre ható terheknél, az adott szerkezetből érkező teher, a szerkezet tényleges
geometriai méretének megfelelő megoszló teherrel került az alaplemezre.
5.2.2. Az ágyazási tényező meghatározása
Az ágyazási tényező meghatározása lemezalapok esetén a mai napig kritikus feladat (és sok
vitára ad okot mind a geotechnikai, mind a tartószerkezeti tervezők körében), így a konkrét
feladat kidolgozása, bemutatása előtt röviden összefoglaljuk az ágyazási tényező
meghatározásnak nehézségeit, problémáit, alapelveit.
A tartószerkezeti tervezők által leggyakrabban használt végeselemes programokban a talaj
„hatása”, ellenállása egy rugalmas alapon számított ágyazási tényezővel (együtthatóval)
adható meg. Annak meghatározásához azonban ismerni kell a - leggyakrabban hajlékony -
lemezek alatti feszültségeloszlást és az abból számítható süllyedéseket, melyek természetesen
a terhelés eloszlásának és nagyságának a függvénye. Mivel az ágyazási együttható az
talpfeszültség és az abból számított süllyedés hányadosaként értelmezhető és ezek egymás
függvényei, így az ágyazási tényező meghatározása egy nagyobb lemez esetében csak iteratív
módon lehetséges és eloszlása semmiképpen sem egyenletes (értéke nem állandó).
A lemezalap süllyedésének megbízható számítása közismerten nehéz feladat; pontossága
kétes. A talaj összenyomódásának rugalmasságtani alapon való meghatározása csak erős
közelítés lehet, és az elméleti összefüggések csupán megszorítások mellett érvényesek. A
bizonytalan feltevések mellett hibák adódnak a talaj heterogén voltából, a mintavételezésből,
a laboratóriumi vizsgálatokból.
A süllyedések veszélyességének foka függ:
a süllyedések nagyságától és egyenlőtlenségétől,
az épületszerkezet érzékenységétől,
a süllyedés időbeli kialakulásától.
A derékszögű négyszög alaprajzú alaptestek alatt keletkező feszültségek számítására
többféle elméletet is használ a nemzetközi szakmai gyakorlat. E számítások eredményei
BM
E Sz
ilárd
ságt
ani é
s Tar
tósz
erke
zeti
Tans
zék
Tartó
szer
keze
t-rek
onst
rukc
iós S
zakm
érnö
ki K
épzé
s
6.2. fejezet 492
Kétszintes irodaépület alapozása lemezalappal Alapozási terv
szerint - egyenletes terhelés esetén - a középpont süllyedése a legnagyobb, az oldalvonalak
közepén már kisebb, és sarokpontoké a legkisebb. A "féltér" felszínének ilyen meggörbülését
csak végtelen hajlékony alapok követhetnék; a végtelen merev alapok viszont megtartják
eredeti alakjukat, átlagos süllyedésük pedig az említett süllyedéseknek valamilyen súlyozott
átlaga lesz. Bizonyos pontokban tehát ugyanakkora ez az átlagos süllyedés, mint a végtelen
hajlékony alap besüllyedése. Ha a feszültségeket eleve valamelyik karakterisztikus pont alatt
számítjuk ki, és a süllyedésszámításhoz ezt használjuk fel, akkor az így nyert süllyedési érték
egyaránt tekinthető a hajlékony és a merev alap alatti átlagos süllyedésnek is. (A
karakterisztikus pontra vonatkoztatott átlagos süllyedés független az alap merevségének
mértékétől.)
A rugalmas ágyazást alapul vevő számításoknál igen fontos az ágyazási tényező helyes
meghatározása. Az ágyazási tényező a talaj fizikai tulajdonságaitól függ elsősorban, de
hangsúlyozni kell, hogy nem tekinthető talajjellemzőnek. Értéke nemcsak a talaj minőségétől
és mechanikai tulajdonságaitól, hanem a terheléstől, az alaplemez méreteitől és az alap alatt
összenyomódó talajrétegek vastagságától is függ.
Megemlítendő az is, hogy a süllyedésszámítás során figyelembe kell venni, hogy a bizonyos
mélységben lévő alapsík feletti talaj az önsúlya hatására már komprimálta az alatta lévő
rétegeket; vagyis a kiemelésre kerülő felszín alatti talaj önsúlyával csökkenthető -
süllyedésszámításkor - a talpfeszültség. Ez egy 2-3 szintes mélygarázs esetében már jelentős
érték (sok esetben az épület átlagos karakterisztikus terhelése kisebb, mint a kitermelendő
földtömeg súlya).
A talpfeszültségeloszlást az épület merevsége, illetve a lemez merevsége-hajlékonysága is
befolyásolja.
A Winklertől származó – ágyazási tényező segítségével való – méretezés feltételezi, hogy az
alaptest alatt egy (x, y) helyen a (x, y) talpfeszültségek és a talajösszenyomódások között
lineáris kapcsolat írható fel:
yxsCyx a ,, .
Az ágyazási tényezőt a
sCa
összefüggés alapján lehet meghatározni, ahol:
σ - a talpfeszültség,
s - a lemez süllyedése.
Ismeretes, hogy az ágyazási tényező nem állandó, hanem - egyebek között - a terhelésnek is
függvénye. Egyenletesen terhelt lemezek alatt pl. középen adódik a legnagyobb süllyedés, így
a Ca = σ/s összefüggés értelmében a széleken nagyobbnak kell lennie a Ca értékeinek, mint
középen. Meghatározásához ismerni kell tehát a talpfeszültségek és a süllyedések nagyságát a
terhelő felület különböző pontjaiban.
Jelen példában egy kb. 10 méter széles és 50 méter hosszú vb. lemez méretezését kell
megoldanunk. A kvázi állandó terhekből meghatározásra került a lemez alján számított
átlagos talpfeszültség, mely 35,74 kPa. A méretezés során a vb. lemez helyén kitermelt
feltöltés súlyát, mint talpfeszültség csökkentő hatást elhanyagoltuk.
Az átlagos talpfeszültségből Kany módszerével meghatároztuk a karakterisztikus pont alatti
feszültségeloszlást. A határmélységet Jegorov elmélete szerint 2/3B-nél húztuk meg (Jegorov
szerint egy min. 10 méter széles, döntően kötött talajokon álló lemez esetén a határmélység
2/3B-re vehető, míg szemcsés talajok esetén B/2-re). A feszültségábra a 4.ábrán látható.
BM
E Sz
ilárd
ságt
ani é
s Tar
tósz
erke
zeti
Tans
zék
Tartó
szer
keze
t-rek
onst
rukc
iós S
zakm
érnö
ki K
épzé
s
6.2. fejezet 493
Kétszintes irodaépület alapozása lemezalappal Alapozási terv
4. ábra: Feszültségeloszlás a lemez karakterisztikus pontja alatt
A határmélység 2/3*10=6,67 méter.
A süllyedés a határmélységig számolt feszültségi ábra terület és az összenyomódási modulus
karakterisztikus értéke hányadosaként számítható:
sátl =185,85/13000=0,0143 m = 1,43 cm
ahol
A feszültségi ábra területe: 185,85 kPa*m
Az összenyomódási modulus karakterisztikus értéke: 13 MPa
Ezek alapján az ágyazási tényező az átlagos talpfeszültség és a süllyedés hányadosaként
számítható:
Cá=σ/sá=35,74/0,0143=2500 kN/m2/m
A valóságban azonban ebben az alaplemez a közepén a feszültséghalmozódás miatt jobban
süllyed. Az ágyazási tényező az épület középső részén (ahol a süllyedés a nagyobb) lesz a
legkisebb, míg a sarkoknál (a szélén) a legnagyobb értékű. Ezért célszerű a középső fél
lemezszélességen (illetve hosszon) belül 0,8 Cátl.
a szélen 1,6 Cátl.
értékkel számolni, míg a
szélső negyedekben az említett két érték közé interpolálni.
Jelen példánál a lemez középső részén 0.8x-os tényezővel figyelembe vett érték: 2000 kN/m3.
Az alaplemez peremén 1.6x-os értéket használunk, azaz itt 4000 kN/m3. A köztes szakaszon
az átmenet elvileg lineáris. Az AXIS program a változó ágyazási tényezőt nem tudja kezelni
ezért a változó szakaszt 3 lépcsőre bontottuk. A lépcsőn belül az átlag ágyazási tényezővel
számoltunk (lásd 5.ábra).
5. ábra: Ágyazási tényező felvétele az alaplemezen
BM
E Sz
ilárd
ságt
ani é
s Tar
tósz
erke
zeti
Tans
zék
Tartó
szer
keze
t-rek
onst
rukc
iós S
zakm
érnö
ki K
épzé
s
6.2. fejezet 494
Kétszintes irodaépület alapozása lemezalappal Alapozási terv
5.2.3. A vb. lemez alatti feszültségek és alakváltozások számítása
6. ábra: Alaplemez alatti feszültségek [kN/m2]
A 6.ábrán látható a felvett ágyazási tényező (eloszlás) alapján számítható tényleges
talpfeszültség eloszlás. Tekintettel a relatíve kisebb lemezszélességre és a talpfeszültség
eloszlásra, jelen példában nincsen értelme az ágyazási tényező további pontosításának, vagyis
nem szükséges (és nem is lehet) a lemezt mezőkre bontva újabb süllyedésanalízist végezni.
A 7.ábrán a számított süllyedéseket tekinthetőek meg. A felületre leosztott terhelésből
számított átlagos süllyedés 14,3 mm volt, míg a végeselemes futtatás után a süllyedések 3-18
mm között alakultak.
7. ábra: Alaplemez alakváltozás (süllyedés) [mm]
A maximális süllyedés 18,0 mm. Ez még a különálló alapokon nyugvó szokványos
tartószerkezet esetében eltűrhető 50 mm határt (MSZ EN 1997-1:2006 H melléklet (4)) sem
éri el, tehát megfelel.
A mértékadó relatív elfordulás a 7.ábrán értelmezve a baloldali lemezmezőben kb. 4,6
méteren 3-17 mm közötti süllyedés jön létre: (17,0-3,0)/4600=0,003>0,002, tehát az MSZ EN
1997-1:2006 NA1 táblázat első sora alapján nem felel meg. A mértékadó relatív elfordulás:
ugyan nagyobb, mint az ajánlásban szereplő maximális érték, azonban, ha a födém
méretezésnél ezt a támaszsüllyedést figyelembe vesszük, akkor ez a „hiba” kiküszöbölhető.
Nagyméretű lemezek esetén indokolt lehet egy pontosított süllyedésszámítás alkalmazása a
különböző terhelésű lemeztartományok pontosabb méretezése érdekében. Szintén szükségessé
válhat a pillérekkel együttdolgozó lemezmezők és a terheletlen lemezmezők közötti
alakváltozás különbségek vizsgálata, valamint a lemez részterületeire vonatkozó ágyazási
tényezők felülvizsgálata. Ezt minden egyes esetben egyedileg kell mérlegelni.
BM
E Sz
ilárd
ságt
ani é
s Tar
tósz
erke
zeti
Tans
zék
Tartó
szer
keze
t-rek
onst
rukc
iós S
zakm
érnö
ki K
épzé
s
6.2. fejezet 495
Kétszintes irodaépület alapozása lemezalappal Alapozási terv
5.2.4. A lemez alatti talajtörés vizsgálata
Vb. lemezek alkalmazása esetén az altalaj teherbírási tönkremeneteli (talajtörési) vizsgálata a
legtöbb esetben nem mértékadó, a biztonság nagy.
Jelen esetben is a lemez alatt számított átlagos talpfeszültség tervezési értéke kb. 44 kPa, a
lemez szélén sem lesz nagyobb a talpfeszültség 60 kPa-nál.
Egy 10 méter széles vb. lemez esetén (még térszínközeli esetben is, ahol kicsi a takarás)
ekkora tervezési talpfeszültség mellett teherbírási probléma nem merülhet fel, az ellenőrzést
nem szükséges elvégezni.
5.2.5. Az alaplemez vasalása
Az alaplemez alsó vasalása: Ø12/15x15 alapvasalás, a pillérek és a falak alatti erősítő
vasalással.
Az alaplemez felső vasalása: Ø12/15x15 alapvasalás, a szükséges helyeken kiegészítő
vasalással.
8. ábra: Alaplemez vasalás, vízszintes pótvasak
Alaplemez vasalás my ábra:
9. ábra: Alaplemez vasalás, függőleges pótvasak
Átlyukadási vasalás (P5 pillénél):
Lemez vastagság 30 cm, betonminőség: C25/30
Pillér keresztmetszet az alaplemez felső síkján: 30x100cm
A keresztmetszet vetülete az alaplemez alsó síkjára (45 fokos teherátadódást feltételezve):
90x160cm
Pillérteher tervezési értéke az alaplemez felső síkján:
1455kN217kN1.5837kN1.35Vd
A pillér alatti átlagos talajfeszültség: σ = 31kN/m2
Az átlyukasztó erő: 1410kN1.44m31kN/m1455kN1.60m0.90mσVV 22
dEd
BM
E Sz
ilárd
ságt
ani é
s Tar
tósz
erke
zeti
Tans
zék
Tartó
szer
keze
t-rek
onst
rukc
iós S
zakm
érnö
ki K
épzé
s
6.2. fejezet 496
Kétszintes irodaépület alapozása lemezalappal Alapozási terv
Átlyukadási gyártmányvasalást használva (pl.
HALFEN)
10 db HDB 16/295-3/660 elem szükséges
10 db karonként 3Ø16-os csap
1410kNV1500kNV RdmaxRd,
6. KIVITELEZÉS, FENNTARTÁS, ÜZEMELTETÉS
A lemez+ágyazat készítéséhez kb. 80-100 cm-es munkagödör nyitására van szükség. A 35 cm
vastag vb. lemez alá egy min. 50 cm vastag, jól tömöríthető szemcsés (homokos kavics vagy
zúzottkő) fagyvédő ágyazatot kell készíteni, melyet két rétegben kell tömöríteni (Trρ>95 %).
Az ágyazat tetején min. E2=75 MPa értéket kell biztosítani (tárcsás teherbírás méréssel). Az
ágyazat alatt a feltöltést mindenképpen ki kell cserélni (a termett agyagig), az ágyazat
vastagságát szükség szerint növelni kell. Az ágyazatot a vb. lemez szélein a vastagságnak
megfelelően túl kell nyújtani (vagyis az ágyazatnak a lemez szélességéhez-hosszúságához
képest min. 50-50 cm-el nagyobbnak kell lennie, kivéve a szomszédos épület mellett).
Amennyiben az alapozás kivitelezése során nem a talajvizsgálati jelentésnek megfelelő
rétegződést észlelnek, akkor haladéktalanul értesíteni kell a geotechnikai tervezőt.
Az építés alatt talajvízzel számolni nem kell. Szélső esetben rétegvíz-szivárgás előfordulhat.
A csapadékvizek távoltartása nyíltvíz-tartással megoldható.
A síkalapok fenntartási és üzemeltetési igényt nem támasztanak.
BM
E Sz
ilárd
ságt
ani é
s Tar
tósz
erke
zeti
Tans
zék
Tartó
szer
keze
t-rek
onst
rukc
iós S
zakm
érnö
ki K
épzé
s