Vasalt talajtámfal tervezése Eurocode szerint

Földművek gyakorlat #3

2.

Támfalak típusai

3.

Vasalt talajtámfal

Vas

alt

tala

jtám

fal t

erve

zése

4.

Vasalt talajtámfal alkalmazási területeiÚttöltések, vasúti töltések, hídtöltések, gátak, védművek, ipari épületek, közterek, repülőterek…

Vas

alt

tala

jtám

fal t

erve

zése

5.

Vasalt talajtámfal

Port of Seattle

Vas

alt

tala

jtám

fal t

erve

zése

6.

Szerkezeti kialakítás

1 - Támfal 2 - Rátöltés 3 - Háttöltés 4 - Homloklap 5 - Altalaj

Vas

alt

tala

jtám

fal t

erve

zése

7.

Homlokpanel elem geometriája

2 – Betétrögzítő fül

1 – Beemelő kampó

3 – Bebetonozott műanyagcső

4 – Elem rögzítő acéltüske

5 – Csavarlyuk a betétrögzítéshez

Vas

alt

tala

jtám

fal t

erve

zése

8.

Homlokpanel elem geometriája

2 – Betétrögzítő fül

1 – Beemelő kampó

3 – Bebetonozott műanyagcső

4 – Elem rögzítő acéltüske

5 – Csavarlyuk a betétrögzítéshez

Vas

alt

tala

jtám

fal t

erve

zése

9.

Alternatív lehetőség

Vas

alt

tala

jtám

fal t

erve

zése

10.

Kiindulási adatok

Geometriai adatok

h - a támfal teljes magassága

l - szalagok hossza (l=0,8h)

ht - a befogás mélysége

h’ - a támfal szabad magassága

r - a rátöltés magassága

t - a betétek (acélszalagok) vízszintes távolsága

f - a betétek (acélszalagok) függőleges távolsága

Vas

alt

tala

jtám

fal t

erve

zése

11.

Kiindulási adatok

Talajadatok

γ - a szemcsés háttöltés térfogatsúlya (kN/m3)

φk - a szemcsés háttöltés belső súrlódási szöge (º)

c’k=0 kPa - a szemcsés háttöltés kohéziója

μ - a betétek és a szemcsés háttöltés közötti súrlódási tényező

c’k,A - a vasalt talajtámfal alatti puha agyag kohéziója

Vas

alt

tala

jtám

fal t

erve

zése

12.

Kiindulási adatokTerhek, egyéb adatok

gk és gd - a rátöltés súlyának kar. és tervezési értékei (gd =γG·gk )

qk és qd - a járműteher karakterisztikus és tervezési értéke (qd =γQ·qk )

Vas

alt

tala

jtám

fal t

erve

zése

fy – az acélszalag folyási feszültségének karakterisztikus értéke

(N/mm2)

K1, K2 és n - az acélszalagok korróziós tényezői

τ - tervezési élettartam

13.

Vasalt talajtámfal méretezéseKülső stabilitási vizsgálatok

Vizsgálni kell:- Elcsúszás vizsgálat (helyettesítő súlytámfal) - GEO- Kiborulás vizsgálat (támfal külső, alsó sarokpontjára) – EQU

(csak a támfal alatti kőzet esetén)- Alaptest méretezése (homloklapok súlyával terhelt sávalap) -

GEO- Alaptörés vizsgálat (talajtörés a fal teljes tömbje alatt) - GEO- Általános állékonyság vizsgálata (GEO, DA-3)

Súlytámfal:

- homlokfelület: vasbeton elemek- hátlap: betétek szabad végén átmenő fiktív függőleges sík- alapfelület: homloklap alsó élén átfektetett vízszintes sík

Vas

alt

tala

jtám

fal t

erve

zése

14.

Vasalt talajtámfal méretezéseBelső stabilitási vizsgálatok

(STR és GEO)- Csúszólap helyzetének megállapítása

- Betéterők számítása a vízszintes földnyomásból

- Betétszélesség meghatározása

- Teljes betétrendszer kihúzódási vizsgálata

- Erőtanilag szükséges betétvastagság számítása

- Alkalmazott betétvastagság

- (Betét és fül kapcsolatának számítása)

Vas

alt

tala

jtám

fal t

erve

zése

15.

Csúszólap helyzetének meghatározása

Vas

alt

tala

jtám

fal t

erve

zése

A csúszólap adatai a belső súrlódási szög függvényében

Belső súrlódási szög

A csúszólap adatai

A max. húzóerőhöz tartozó

A felszíni terheléshez tartozó

földnyomási tényező

[ϕ] [ω] [D/h] [Kc] [Kq]

25° 43,5° 0,43 0,26 0,70

30° 38° 0,37 0,21 0,60

35° 32,5° 0,31 0,18 0,50

40° 27° 0,26 0,15 0,41

ϕ, h

- ω, Kc, Kq (lineáris

interpolációval)

- D (D/h arányból)

)(90 0

16.

Csúszólap helyzetének meghatározása

Vas

alt

tala

jtám

fal t

erve

zése

1 – aktív zóna

2 – passzív zóna

3 – csúszólap

Szerkesztés: A3

Logaritmikus spirál csúszólap szerkesztése

17.

Csúszólap helyzetének meghatározása

Vas

alt

tala

jtám

fal t

erve

zése

A szerkesztés menete:

1. A támfal felszínén (az A-A síkon) felmérjük a D távolságot, a végpontjában (felszíni csúszólap metszékből) felmérjük a φ szöget.

2. A támfal alsó síkjából felmérjük a zárósugár irányszögét (ε).

3. A két egyenes metszéspontja megadja az O pontot.

4. A szerkesztésből lemérhetőek az RA és RB távolságok.

5. A logaritmikus csúszólap felrajzolásához szükséges pontok az alábbi összefüggésből határozhatók meg:

(ω szög radiánban!)

6. A logaritmikus spirális csúszólap megszerkeszthető a 0°-tól a belső súrlódási szögig 5°-onként felvett ω szögekhez meghatározott Ri értékek alapján.

tgAi

ieRR

18.

Földnyomások meghatározása

Vas

alt

tala

jtám

fal t

erve

zése

A vízszintes földnyomás (σh,B) terheletlen térszín esetén H0 határmélységig lineárisan növekszik, innen a támfal alsó síkjáig állandó. A felszíni terhelés (σh,A) ugyanezen H0 mélységig lineárisan csökkenő tendenciával növeli a vízszintes földnyomás értékét.

A σh,A és a σh,B feszültségeket az összes betétsor magasságában ki kell számítani és ezt követően meg kell szerkeszteni a maximálábrát is (σh).

kkqFAh qgK 2,1,, kqFBh gK 2,1,,

0,, 0HKcHAh 0, 2,1

0HKcBHh

ff/2

19.

Földnyomások meghatározása

Vas

alt

tala

jtám

fal t

erve

zése

2

2

sin1

sin1

csK

hK

KH

cs

c 0

kkqFAh qgK 2,1,, kqFBh gK 2,1,,

0,, 0HKcHAh 0, 2,1

0HKcBHh

kkqFAh qgK 2,1,, 00,, HKcHAh

00,, 2,1 HKcHBh kqFBh gK 2,1,,

20.

Acélszalagok méretezése

- A betéterő (Ni) meghatározása:

Vas

alt

tala

jtám

fal t

erve

zése ftN hiki ,

- A meghatározott betéterők alapján a betétek szélessége:

vii

diRi Dl

Ns

2

,

ahol:

γR - a kihúzódáshoz tartozó parciális tényező (értéke 1,1)

l - a betétek hossza (l-Di a betétek csúszólapon kívül eső hossza)

μ - a súrlódási tényező

σvi - a betétek szintjén a függőleges feszültség:

(A betétek szélessége: 4-6-8-10-12-15-20 cm lehet)

kivi gh

iialk ss ,

kiGdi NN ,,

21.

Acélszalagok méretezéseTeljes betétrendszer kihúzódási vizsgálata

Vas

alt

tala

jtám

fal t

erve

zése

Az egyes betétek méretezésén túl vizsgálni kell a teljes betétrendszer kihúzódását is. A feltételezett tönkremenetel: ellenőrizni kell, hogy a felső acélszalag-sor kihúzódhat-e. Ezt el kell végezni a felső két sor, a felső három sor, stb… az összes sor esetére is.

- Az 1. sor vonalában a hatékony függőleges

feszültség tervezési értéke:

A felső sor kihúzódási vizsgálata:

k

valk

N

Dlsk

,1

111,1

)(2 - A kihúzódással szembeni biztonsági tényező:

11 hgkv

Megfelel, ha k1 ≥ 1,1·1,35≈1,5

22.

Acélszalagok méretezéseAz összes sor kihúzódási vizsgálata:

Vas

alt

tala

jtám

fal t

erve

zése

- Az összes szalag szélességének összege:

- A számításba veendő összes hossz:

- Az összes szalag kihúzódással szembeni biztonsági tényezője:

ialkösszalk ss ,,

iössz Dll

ki

nvösszösszalkn

N

lsk

,

,,2

- Az n. (legalsó) sor acélszalag vonalában a hatékony függőleges feszültség tervezési értéke:

nknv hg,

Megfelel, ha kn ≥ 1,1·1,35≈1,5

23.

Acélszalagok méretezése

Vas

alt

tala

jtám

fal t

erve

zése - Betétvastagság meghatározása:

ahol:

Npl,Rd - a teljes acél keresztmetszet folyási ellenállása

si,alk - az i-edik sorban alkalmazott betétek szélessége

vi - az i-edik betétsor betéteinek vastagsága

γM0 - az anyagjellemzőhöz tartozó parciális tényező (értéke 1,0)

fy - az acél folyáshatárának karakterisztikus értéke

0

,,

M

yialkiRdpl

fvsN

diRdpl NN ,,

yalki

dii fs

Nv

,

,

24.

Acélszalagok méretezése

- Korróziós többletvastagság (vk) figyelembe vétele:

Vas

alt

tala

jtám

fal t

erve

zése

nk KKv )( 21

ahol:

vk – korróziós többletvastagság (mm)

τ – tervezési élettartam

K1, K2, n – betét anyagától és a talajvíz agresszivitásától függő korróziós

tényezők

- Az alkalmazott betétvastagság: kiialk vvv ,

Valamennyi betétsorra meg kell határozni az erőtanilag szükséges betétvastagságot és a korróziós többletvastagság figyelembe vételével az alkalmazott betétvastagságot (mm-re felfelé kerekítve).

25.

Elcsúszásvizsgálat

Vas

alt

tala

jtám

fal t

erve

zése

Az egész vasalt talajtámfalat egyetlen tömbként kezelve kell vizsgálni az elcsúszás lehetőségét.

26.

Elcsúszásvizsgálat

Vas

alt

tala

jtám

fal t

erve

zése

- Az aktív földnyomási tényező:2

2

2

)cos(

)sin()sin(cos(cos

)(coscos

aK

- A földnyomás karakterisztikus értéke az önsúlyból:

- A földnyomás karakterisztikus értéke az egyenletesen megoszló felszíni teherből:

akhga Kh

P

2

2

,,,

akkhqa KhqP ,,,

- Az igénybevétel tervezési értéke: khqaQkhgaGd PPE ,,,,,,

- Az ellenállás tervezési értéke:

eRkphRAkhRbkkqakgad PlctgGPPR ,,,,,,v,,,v,, //'/)(

- Ellenőrzés: megfelel, ha Ed≤Rd

(β=0º; δ=φ és α=0°)

- a szemcsés talajban feltételezve: tgδb=tgφ és c’k,A =0- az elcsúszást az agyagban feltételezve: tgδb=0 és c’k,A

27.

Alap alatti talajtörés vizsgálata

Vas

alt

tala

jtám

fal t

erve

zése

- Puha agyagra épített vasalt talajtámfal

- Az ellenállás karakterisztikus értéke:

- Az ellenállás tervezési értéke:

- A támfal alapsíkjára jutó terhelés tervezési értéke (igénybevétel):

)2/1('2 , Akk cR

Rkd RR /

hqgV Gddd

ahol:

h - a támfal teljes magassága

γ - a háttöltés térfogatsúlya

γG - a állandó teherhez tartozó parciális tényező (értéke 1,35)

28.

Alap alatti talajtörés vizsgálata

Vas

alt

tala

jtám

fal t

erve

zése

- A megfelelőség feltétele:

- Ha nem felel meg, a támfal maximális magassága:

dd ER

G

ddd qgRhmax

29.

Eredmények összefoglalása

Vas

alt

tala

jtám

fal t

erve

zése

- Táblázatos formában

- az összefoglaló táblázat fejléce:

Betét szintek

Vízszintes földnyomás Betéterők Tapadási

hosszSzükséges

betét szélességAlk. betét szélesség

- σH [kPa] Ni [kN] la.i [m] si [cm] si.alk [cm]

Alk. vízszintes távolság

Erőtanilag szükséges. vastagság

Korróziós többlet

vastagság

Alk. teljes vastagság

Betét hossz.

Alkalmazott függőleges

távolság

ti [m] vi [mm] vk [mm] vi.alk [mm] li [m] fi [m]

30.

31.

DA-2* tervezési módszerDA-2*=A1 ”+” M1 „+” R2

A parciális tényezőket a hatások és az ellenállások oldalán alkalmazzuk. Az anyagjellemzőket a karakterisztikus értékükkel vesszük figyelembe

32.

Formai követelmények Rajzok:

Arányos, vonalvastagságKeretAnyagminőségek (acél, beton, talaj)Kóták (építős jelölés)

Műszaki leírás:Kiindulási adatokTervezési módszerSzámítás lépései, képletei, (1 minta számítás)

Számítási melléklet:A számítási eredmények táblázatos

összefoglalása