Tartószerkezet-rekonstrukciós Szakmérnöki Tanszék Képzés … · 2019. 10. 10. · 2....

2. ELŐADÁS – CÖLÖPALAPOZÁSOK TERVEZÉSE,

SZONDÁZÁSI MÓDSZEREK

BME Szilárdságtani és Tartószerkezeti T

anszék

Tartószerkezet-rekonstru

kciós Szakmérnöki K

épzés

Mohr-Coulomb törési feltétel

φ

φ>0

c=0

Szemcsés talajok

HOMOK, KAVICS

φ=0

c>0

Telített plasztikus agyagok

- drénezetlen állapot

φ φ>0

c>0

Általános eset

cu

c

= ·tanφ+c

Súrlódási szög

Kohézió

Drénezetlennyírószilárdság

Súrlódási szög


anszék



épzés

Cölöpök osztályozása teherviselés alapján:

- álló- lebegő- vegyes


anszék



épzés

Egyedi cölöp teherbírása> komponensek

Rs

Rb

Cölöp teherbírása=

Talpellenállás + köpenymenti ell.

R = Rb + Rs


anszék



épzés

Cölöp törőterhének meghatározása

Cölöpteherbírás meghatározása

Próbaterhelés

Statikus Dinamikus Statnamikus

Talajjellemzők alapján

Helyszíni vizsgálatok

Laboratóriumi vizsgálatokBME Szilárdságtani és T

artószerkezeti Tanszék



épzés

Cölöpteherbírás > talajjelemzők alapján >> laboratóriumi eredmények alapján

R = Rb+Rs = qbAb + (qs,i U li)

ahol:

qb: fajlagos talpellenállás [kPa]

Ab: talp keresztmetszeti területe [m2]

qs,i: fajlagos köpenymenti ellenállás az

‚i’ rétegben [kPa]

U: a cölöp kerülete

li: az ‚i’ réteg vastagsága

Rs

Rb


anszék



épzés

Cölöpteherbírás > talajjelemzők alapján >> laboratóriumi eredmények > talpellenállás

Qb = qbAb

Elméleti („szemi-empirikus”)számítások

Tapasztalati értékek

A fajlagos talpellenállást befolyásoló tényezők:• talajtípus,• talajállapot, • hatékony geosztatikus nyomás (takarási mélység)• cölöpkészítés módja (hatása a talajkörnyezetre)


anszék



épzés

Cölöpteherbírás > talajjelemzők alapján >> laboratóriumi eredmények > talpellenállás

SZEMCSÉS TALAJOK

Talajkiszorításos cölöp

qb = Nq·σv’

Talajhelyettesítéses cölöp

qb = 0.6·Nq·σv’

KÖTÖTT TALAJOK

Talajkiszorításos cölöp

qb = 9·cu (Skempton, 1963)

Talajhelyettesítéses cölöp

qb = 7.5·cu

Kézdi, 1971


anszék



épzés

Cölöpteherbírás > talajjelemzők alapján >> lab. eredmények > köpenmenti ellenállás

Qs = (qs,i U li)

qs,i = xtanδ + a (súrlódás + adhézió)

ahol:

x: hatékony vízszintes feszültség: x = Kz

δ: talaj-cölöp súrlódási szög (~0,7)

a: adhézió (~0,5-0,7c)BME Szilárdságtani és Tartószerkezeti T

anszék



épzés


x = Kz

Nyugalmi földnyomás:

K0 = 1-sinAktív földnyomás:

Ka = tan2(45+/2)Passzív földnyomás:

Kp = tan2(45+/2)

A

Ea

Ep

E0

+ssa sp

E

movement of the wall

against the soil masswall is moved

away from the soil

-s

Possible

earth pressure values

Limit state

(active)

(Earth pressure)

Limit state

(passive)

K0 KpKa

talajhelyettesítéses cölöp (K<K0)

talajkiszorításos cölöp (K>K0)


anszék



épzés


Általános formula: qs,i = xtanδ + a

Kötött talajok – α módszer (Tomlinson, 1957)

qs = αu·cu

ahol:

cu: a drénezetlen nyírószilárdság

αu: tapasztalati tényező

cu

[kPa]

αu

(fúrt)αu

(vert)

20 1.00 1.00

80 0.55 0.6

150 0.40 0.45

250 0.30 0.30BME Szilárdságtani és T




épzés


Álltalános formula: qs,i = xtanδ + a

Szemcsés talajok – β módszer (Burland, 1973)

qs = β·σv’ahol:

σv’: hatékony függőleges feszültség

β: tapasztalati tényező

Talajtípus β(fúrt)

β(vert)

szerves talaj 0.10÷0.20 0.15÷0.25

puha agyag 0.15÷0.20 0.20÷0.30

NC agyag 0.20÷0.25 0.25÷0.35

OC agyag 0.70÷1.20 0.90÷1.60

iszap 0.20÷0.30 0.25÷0.50

laza homok 0.20÷0.40 0.30÷0.80

tömör homok 0.40÷0.60 0.80÷1.20

kavics 0.50÷0.70 0.80÷1.50Szepesházi, 2011


anszék



épzés



Próbaterhelés








épzés

Cölöpteherbírás > próbaterhelés >> statikus próbaterhelés


anszék



épzés


Time

Load

[kN

]


anszék



épzés


Time

Sett

lem

ent

[mm

]


anszék



épzés


Load [kN]

Sett

lem

ent

[mm

]

Load [kN]

Sett

lem

ent

[mm

]BME Szilárdságtani és T




épzés



anszék



épzés


Előnyök:

Pontos teherbírás (gazdaságos tervezés)

Terhelés-süllyedés görbe (információ a várható süllyedésekről)

Nagyobb prjektekesetén költséghatékony

Hátrányok:

Költséges (20-30 000 EUR)

Időigényes

Ritkán kivitelezhető a tervezés fázisában


anszék



épzés


• Osterberg cella• „Telltale rod”


anszék



épzés



Próbaterhelés








épzés

Cölöpteherbírás > próbaterhelés >> dinamikus próbaterhelés

Dinamikus próbaterhelés:A cölöpöt dinamikusan terheljük

(verőgéppel, vagy egy súlyt ejtünk rá)

A cölöpfejre érzékelőket szerelünk, mérjük az elmozdulást a sebességet és az erőt. A hullámterjedés elméletének felhasználásával „visszaszámítjuk” a cölöpben ébredő erő és süllyedés összefüggését.

A statikus terhelés-süllyedés görbét tapasztalati tényezők segítségével határozzuk meg.

Gazdaságos a statikus próbaterhelések kiváltásaként.BME Szilárdságtani és T




épzés

Cölöpteherbírás > próbaterhelés >> dinamikus próbaterhelés


anszék



épzés



Próbaterhelés








épzés

Cölöpteherbírás > próbaterhelés >> statnamikus próbaterhelés

A cölöpfejre helyezett súlyt egy robbanás megemeli –ugyanekkora erő terheli a cölöpfejet.

Érzékelőkkel mérjük a cölöpre adódó erőt és az elmozdulást.

Kiértékelés a dinamikus próbaterheléshez hasonlóan.


anszék



épzés

Pile capacity prediction > pile load tests>> statnamic pile load test


anszék



épzés

Cölöpteherbírás > próbaterhelés >> statnamikus próbaterhelés


anszék



épzés



Próbaterhelés








épzés


www.ce.gatech.edu


anszék



épzés

CPT(u) szondázás

Szonda jellemzők:

állandó sebesség (v=2 cm/s)

kúpos szondacsúcs

szondacsúcs szöge: 60˚

átmérő: 3.57 mm

szondacsúcs területe (vízszintes vetület) : 10 cm2

Mért adatok:

csúcsellenállás (qc)

köpenysúrlódás (fs)

pórusvíznyomás (u)


anszék



épzés

Statikus szondázás

www.ce.gatech.edu


anszék



épzés

Prediction based on CPT results

www.ce.gatech.edu


anszék



épzés

www.sze.hu/~szepesr


anszék



épzés

Homok

Agyag

Kőtrörmelék

Agyag

CPTu eredmények

www.ce.gatech.edu


anszék



épzés

talajtípus

palástellenállás talpellenállás

qs [kPa] qb [kPa]

szemcsés talaj sq·√qc

lb·b·

0,5·[qcIII+0,5·(qcII+qcI)]

kötött talaj ms·1,2·√qc mb·9·cu


anszék



épzés

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0 5 000 10 000 15 000 20 000 25 000 30 000

De

pth

[m

]

Tip resistance (qT) [kPa]

CFA PILED = 0.8 mL = 11.2 M

0.7

D

hcri

t

qIII

qIqII 4

D8D

Fajlagos talpellenállás számítása CPTu alapján

meanIII;c;

meanII;c;meanI;c;

pbasemax;2

5,0 qqq

sp

crit

0

Ic;

crit

meanI;c; d1

d

zqd

q

0

IIc;

crit

meanII;c;

crit

d1

d

zqd

q

eq8

0

IIIc;

eq

meanIII;c; dz8

1D

qD

q


anszék



épzés

-22,00

-17,00

-12,00

-7,00

-2,00

0,00 5,00 10,00 15,00 20,00��[��]

�[�]


anszék



épzés

-22,00

-17,00

-12,00

-7,00

-2,00

0,00 5,00 10,00 15,00 20,00

Cölöptalp

��[��]

�[�]


anszék



épzés

-21,00

-20,00

-19,00

-18,00

-17,00

-16,00

-15,00

-14,00

-13,000,00 5,00 10,00 15,00 20,00

4D

0,7D

��[��]

�[�]


anszék



épzés

-21,00

-20,00

-19,00

-18,00

-17,00

-16,00

-15,00

-14,00

-13,000,00 5,00 10,00 15,00 20,00

4D

0,7D

hcrit

��[��]

�[�]


anszék



épzés

-21,00

-20,00

-19,00

-18,00

-17,00

-16,00

-15,00

-14,00

-13,000,00 5,00 10,00 15,00 20,00

hcrit

��[��]

�[�]


anszék



épzés

-13,00

-11,00

-9,00

-7,00

-5,00

-3,00

-1,00

0,00 5,00 10,00 15,00 20,00

Cölöptalp síkja

8D

��[��]

�[�]


anszék



épzés

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0 5 000 10 000 15 000 20 000 25 000 30 000

De

pth

[m

]

Tip resistance (qT) [kPa]

CFA PILED = 0.8 mL = 11.2 M

0.7

D

hcri

t

qIII

qIqII 4

D8D

Fajlagos talpellenállás számítása CPTu alapján

meanIII;c;

meanII;c;meanI;c;

pbasemax;2

5,0 qqq

sp

crit

0

Ic;

crit

meanI;c; d1

d

zqd

q

0

IIc;

crit

meanII;c;

crit

d1

d

zqd

q

eq8

0

IIIc;

eq

meanIII;c; dz8

1D

qD

q

Cölöptípus p

Talajkiszorításos 1,0CFA 0,8

Talajhelyettesírtéses 0,6


anszék



épzés

talajtípus


qs [kPa] qb [kPa]


lb·b·


kötött talaj ms·1,2·√qcmb·9·cu

Megj.: cu=qc/Nkt (Nkt=12-20)


anszék



épzés

Technológiai szorzók szemcsés talajok esetén

Cölöptípus

talp-ellenállási

szorzó

palást-

ellenállási

szorzó

palástellen-

állás

maximuma

b sq qsmax

Talajkiszorításos

cölöp

Vert, előregyártott vasbeton

elem1,00 0,90 150

Vert, zárt végű bennmaradó

acélcső1,00 0,75 120

Zárt véggel lehajtott és

visszahúzott cső helyén

betonozott

1,00 1,10 160

Csavart, helyben betonozott 0,80 0,75 160

Talaj-

helyettesítéses

cölöp

CFA-cölöp 0,70 0,55 120

Fúrt, támasztófolyadék

védelemmel0,50 0,50 100

Fúrt, béléscső védelemmel 0,50 0,45 80


anszék



épzés

talajtípus


qs [kPa] qb [kPa]


lb·b·


kötött talaj ms·1,2·√qcmb·9·cu

Megj.: cu=qc/Nkt (Nkt=12-20)


anszék



épzés

Technológiai szorzók Kötött talajok esetén

Cölöptípus

talp-

ellenállási

szorzó

palást-

ellenállási

szorzó

palástellen-

állás

maximuma

mb msg qsmax

Talajkiszorításos

cölöp

Vert, egy. vb. elem 1,00 1,05 85

Vert, zárt végű bennmaradó

acélcső1,00 0,80 70

zárt véggel lehajtott s

visszahúzott cső helyén

betonozott

1,00 1,10 90

csavart, helyben betonozott 0,90 1,25 100

Talaj-helyettesítéses

cölöp

CFA-cölöp 0,90 1,00 80

fúrt, támasztófolyadék

védelemmel0,80 1,00 80

fúrt, béléscső védelemmel 0,80 1,00 80


anszék



épzés

Verési képletek

R: az ejtősúly súlya

P: a cölöp súlya

ρ: tapasztalati tényező

h: ejtési magasság

ε: behatolás (ε= εplast+ εelast/2)

εplast: behatolás (képlékeny)

εelast: behatolás (rugalmas)

W: cölöpteherbírás

P)(Rε

h.R.

PR

ρ.PRW

2


anszék



épzés

Egyedi cölöpök teherbírása> Karakterisztikus és tervezési érték

Számított érték R=Rb+Rs „legjobb becslés”

korrelációs tényezők: ξ (a vizsgálatok mennyiségétől és típusától függ)

modelltényezők: gR,d (a vizsgálatok típusától függ)

Karaktersiztikus érték Rk „óvatos becslés”


anszék



épzés

Egyedi cölöpök teherbírása> Korrelációs tényező

Statikus próbaterhelés

n ξ1 ξ2

1 1.40 1.40

2 1.30 1.20

3 1.20 1.05

4 1.10 1.00

5- 1.00 1.00

Talajvizsgálat

n ξ3 ξ4

1 1.40 1.40

2 1.35 1.27

3 1.33 1.23

4 1.31 1.20

5 1.29 1.15

7 1.27 1.12

10 1.25 1.08


anszék



épzés

Egyedi cölöpök teherbírása> Modelltényező

számítás alapja gR,d

cölöp próbaterhelés 1,0

CPT vizsgálat 1,1

egyéb talajvizsgálat 1,2

tapasztalat 1,3BME Szilárdságtani és T




épzés

Egyedi cölöpök teherbírása> Karakterisztikus és tervezési érték

Számított érték R=Rb+Rs „legjobb becslés”

korrelációs tényezők: ξ (a vizsgálatok mennyiségétől és típusától függ)

modelltényezők: gR,d (a vizsgálatok típusától függ)

Karaktersiztikus érték Rk „óvatos becslés”

parciális tényezők: g (a számítás megbízhatóságától függ)

Tervezési érték Rd „teherbírás”BME Szilárdságtani és T




épzés

Egyedi cölöpök teherbírása> Parciális tényező

Tervezési érték:

Rd = Rk/gt vagy Rd = Rb;k/ gb + Rs;k/ gs

Cölöptípus gb gs gt

Nyomott Vert 1,10 1,10 1,10

Fúrt 1,25 1,10 1,20

CFA 1,20 1,10 1,15

Húzott 1.25

Javasolt értékek EN 1997-1 (nemzeti melléklet)BME Szilárdságtani és Tartószerkezeti T

anszék



épzés


anszék



épzés

Terepszint

Állandó terhekPályaszint

��,�

��,��,�

��,� ��,� ��,� ��,� ��,� ��,� ��,�


anszék



épzés

Hossz- és keresztirányú fékezőerő

Terepszint

Pályaszint

��,� ��,�

��,� ��,�

Cölöpösszefogó gerenda alsó síkja


anszék



épzés

��,�

��,�

��,�

��,�

Mértékadó igénybevétel 1 (ULS)(egyedi cölöp)

��,� = �� ,� + ��,�

�+ ��,� + ��

��,��+��,�∑ ��

� � �� +��,�∑ ��

� � ��

��,�

x

y

��,�


anszék



épzés

88,00 mBf

TalajszelvényTerepszint 100 mBf

Tervezési vízszint 99,20 mBf Finom homok

Kavicsos homok

Sárga homokos iszap

Barna agyag

98,70 mBf

95,00 mBf

92,70 mBf

99,50 mBf


anszék



épzés

Földnyomások9,25kPa

25,1kPa

104,28kPa

148,9kPa

245,72kPa

410,52kPa

14,8kPa�� ,� 4,625kPa

7,72kPa

23,92kPa

52,44kPa

87,99kPa

143,79kPa

7,4kPa

38,93kPa

55,21kPa

10,05kPa

�� = 1 − sin�� = 0,5

�� = 0,384

�� = 0,625

�� = 0,658


anszék



épzés

Egyedi cölöp teherbírása

Talpellenállás Köpenysúrlódás

��,��

��,�� = �� 9

�� = 70��,�� = 316,9��

��,�� =� �� ,� � �� ′�

��,� = 2,51�

�� = ��

��,�� =� �� ,� � ��

Cölöptipús ��

Vert 1,00 1,00

CFA 0,45 0,85BME Szilárdságtani és Tartószerkezeti T

anszék



épzés

Köpenysúrlódásréteg �� ,� � �� ,� �� ,��,� ��

0,5-0,8 0,30

2,51 0,85

0,5776,01 2,2

0,8-1,3 0,50 8,73 5,4

1,3-5,0 3,70 0,781 15,82 97,5

5,0-7,3 2,30 0,404 45,69 90,6

7,3-12 4,70 0,364 71,6 261,3

Total: 457

réteg �� ,� � �� ,��,� ��

7,3-12 4,70 2,51 0,45 70 371,60BME Szilárdságtani és Tartószerkezeti T

anszék



épzés

Egyedi cölöp teherbírása

Karakterisztikus köpenysúrlódás:

��,� = 457��

��,� = 473��

��,�� = 457��

�� = 1,27��,�� = 465��

�� = 1,35

��,� = ��457

1,27;465

1,35

��,� = 344,44��

Karakterisztikus talpellenállás:

��,� = 316,90��

��,� = 327,5��

��,�� = 316,90��

�� = 1,27��,�� = 322,20��

�� = 1,35

��,� = ��316,90

1,27;322,20

1,35

��,� = 238,67��

��,� =344,44

1,10+238,67

1,20= 512��


anszék



épzés


anszék



épzés

Egyedi cölöp teherbírása> terhelés süllyedés görbe

Köpenymentiellenállás

Talpellenállás

F [kN]

s [cm] s [cm]

F [kN]

Teljes

~0.02-0.03D

~0.1D

VALÓS IDEALIZÁLT

Teljes

Köpenymentiellenállás

TalpellenállásBME Szilárdságtani és Tartószerkezeti T

anszék



épzés


Cölöpben ébredő erő [kN] Cölöpben ébredő erő [kN]

Mély

ség [

m]

Mély

ség [

m]

LEBEGŐ CÖLÖP ÁLLÓ CÖLÖP


anszék



épzés

Köpenymenti ellenállás

Talpellenálláss [cm]

F [kN]

Teljes

~0.02D

~0.1D


q-z görbe:A cölöptalp elmozdulása és a mobilizálódó fajlagos talajreakció (talpellenállás) kapcsolatát írja leo általában lineáris összefüggéso egy bizonyos süllyedés után az ellenállás nem növekszik

t-z görbe:A cölöpköpeny és talaj közti elmozdulás-különbség és a mobilizálódó köpenymenti ellenállás kapcsolatát írja leo a köpenyementi ellenállás kisebb süllyedéseknél mobilizálódiko egy bizonyos süllyedés után az ellenállás nem növekszik


anszék



épzés

Cölöptervezés > cölöpök süllyedése> q-z & t-z görbék

Köpenymenti ellenállást-z görbe

Talpellenállásq-z görbe

A cölöpköpeny elmozdulása a környező talajhoz képest

Fajlagos köpenymenti ellenállás

qsmax

D*

Fúrt és CFA cölöp Talajkiszorításos

D* 0.015÷0.03 · D 0.01÷0.015 · D

A cölöptalp benyomódása

Fajlagos talpellenállás

qbmax

D**

Fúrt és CFA cölöp Talajkiszorításos

D** ~0.1 · D ~0.05 · D


anszék



épzés

Cölöptervezés> Cölöpcsoport süllyedése


anszék



épzés


ES

B

R

H

2D

m0

p

Steljes = Scölöp + Scsop

Scölöp: t-z és q-z görbék alapján

Scsoport y pm0/2Es

(síkalap süllyedése)BME Szilárdságtani és Tartószerkezeti T

anszék



épzés


Grafikon a cölöpcsoport süllyedésének becslésére (t=tengelytávolság, D=cölöpátmérő, H=cölöphossz)


anszék



épzés

Cölöptervezés > Tervezési irányelvek

ÁLLÓ CÖLÖPÖK

a teherbírás min. 2/3-át a talpellenállás adja;

Tengelytávolság: talajkiszorításos cölöpök: t ≥

3D talajhelyettesítéses cölöpök:

t ≥ 2.5D „maximum”: 5D

Fcsoport = n Fcölöp

A talp alatti puhább rétegek teherbírását is ellenőrizni kell („átszúródás”)

LEBEGŐ CÖLÖPÖK

a teherbírás min. 2/3-át a köpenymenti ellenállás adja;

Tengelytávolság t ≥ 3D „maximum”: 5D

Fcsoport < n Fcölöp

Nagy alapterületű épületek alatt, puha altalaj esetén kerülendő


anszék



épzés


anszék



épzés

Cölöpalapozás > Gyámolított lemez


anszék



épzés


Alapgondolat:

A nagy alapterületű lemez kellő teherbírást biztosít.

DE

Az ellenállás csak nagyon nagy (valószínűleg nem megengedhető mértékű) süllyedések „árán” mobilizálódik

EZÉRT

A cölöpöket a süllyedések csökkentésére használjuk (csak a teher egy részét viselik)

Tervezési irányelvek:

Ha a tengelytáv nagyobb, mint 5 cölöpátmérő (t>5D), a csoporthatás elhanyagolhatóvá válik.

Nagyobb cölöptávolság esetén nagyobb lemezvastagság válik szükségessé.

A szerkezet optimalizálása szükséges


anszék



épzés



anszék



épzés

Cölöptervezés > Vízszintesen terhelt cölöpök


anszék



épzés

Cölöptervezés > Vízszintesen terhelt cölöpök

Szabad cölöpfej Fix cölöpfej

Rövid cölöp(L/R < 2)

Hosszú cölöp(L/R > 4)

25.0

hk

IER


anszék



épzés

Cölöptervezés > Vízszintes terhelés > Rövid cölöpök

Kötött talajok:

Szemcsés talajok:BME Szilárdságtani és T




épzés

Cölöptervezés > Vízszintes terhelés > Hosszú cölöpök

Kötött talajok:

Szemcsés talajok:


anszék



épzés

Vízszintesen terhelt cölöpök> Teherbírás> Szemcsés talajok & rövid cölöp (Broms, 1964)

Hossz, L/B

Víz

szin

tes

teherb

írás

Qu/K

pB

3g

’


anszék



épzés

Vízszintesen terhelt cölöpök> Teherbírás> Szemcsés talajok & hosszú cölöp (Broms, 1964)V

ízsz

inte

s te

herb

írás

Qu/K

pB

3g

’

Max. nyomaték Mu/KpB4g’


anszék



épzés

Vízszintesen terhelt cölöpök> Teherbírás> Kötött talajok & rövid cölöp (Broms, 1964)

Hossz, L/B

Víz

szin

tes

teherb

írás

Qu/c

uB

2


anszék



épzés

Vízszintesen terhelt cölöpök> Teherbírás> Kötött talajok & hosszú cölöp (Broms, 1964)

Víz

szin

tes

teherb

írás

Qu/c

uB

2

Max. nyomaték Mu/cuB3


anszék



épzés

Laterally loaded piles > p-y curve


anszék



épzés

Vízszintes ágyazásMonnet diagram

��,��= � �� − �� + � � � + 2 � �

� �� − ��

ahol:qh,max: a maximális földellenállás [kN/m]Kp, Ka: a passzív és aktív földnyomás

tényezői [-]� + � � � :a hatékony geosztatikus

feszültség ’z’ mélységben [kPa]c: a talaj kohéziója [kPa]β: a helyettesítő szélesség

figyelembe vételére szolgáló együttható [-]


anszék



épzés


anszék



épzés

Helyszíni vizsgálat vs. laboratóriumi vizsgálat

Előnyök:► folyamatos képet kaphatunk a

vizsgált talajrétegek állapotáról,

► nincs fúrás, mintavétel – a talajt természetes állapotában lehet vizsgálni.

► hasznos kiegészítő információ a talajállapotról

Hátrányok:► nem helyettesíti a közvetlen

mintavételt és laboratóriumi vizsgálatot,

► csak az adott feszültségállapot mellet lehet vizsgálni a talajt.


anszék



épzés


www.ce.gatech.edu


anszék



épzés

CPT(u) szondázás

Szonda jellemzők:

állandó sebesség (v=2 cm/s)

kúpos szondacsúcs


átmérő: 3.57 mm

szondacsúcs területe (vízszintes vetület) : 10 cm2

Mért adatok:

csúcsellenállás (qc)

köpenysúrlódás (fs)

pórusvíznyomás (u)


anszék



épzés

Statikus szondázás

www.ce.gatech.edu


anszék



épzés

Statikus szondázásCPT(u) szondázásvégrehajtása

www.ce.gatech.edu


anszék



épzés


anszék



épzés

www.sze.hu/~szepesr


anszék



épzés

Homok

Agyag

Törmelékes betelepülés

Agyag

CPT(u) szondázásMérési eredmények

www.ce.gatech.edu


anszék



épzés

Statikus szondázásfelhasználási terület

megbízhatóan meghatározható a: talajtípus, talajrétegződés, pórusvíznyomás, cölöpteherbírás;

közepes megbízhatósággal számítható az: (ideálisan) szemcsés talajok belső

súrlódási szöge, kötött talajok drénezetlen

nyírószilárdsága, a talajok (relatív) tömörsége, összenyomódási modulus, konszolidációs együttható, áteresztőképességi együttható, előterheltség (OCR) mértéke, cölöpsüllyedés.

Lunne T., Robertson P.K., Powell, J.J.M. 1997 Cone penetration testing in geotechnical practice

A szondázás jól alkalmazható:

homokban

iszapban

agyagban

tőzegben

A szondázás nem alkalmazható:

kavicsban


anszék



épzés

Szonda jellemzők:

dinamikus hatás (ejtősúly)

kúpos szondacsúcs


átmérő: 4.37 mm

szondacsúcs területe (vízszintes vetület): 15 cm2

Mért adatok:

10 vagy 20 cm behatoláshoz tartózó ütésszám (N10, N20)


anszék



épzés

www.sze.hu/~szepesr


anszék



épzés

Verőszondázás típusa

Ejtősúly

tömege

(kg)

Ejtési

magasság

(mm)

Könnyű verőszondázás

DPL (Dynamic probe, light)

10 500

Közepes verőszondázás

DPM (Dynamic probe, medium)

30 500

Nehéz verőszondázás

DPH (Dynamic probe, heavy)

50 500

Nagyon nehéz verőszondázás

DPSH (Dynamic probe, super heavy)

63.5 750

Verőszondázás típusai


anszék



épzés


anszék



épzés

Verőszondázás (DP)felhasználási terület

A szondázási eredményekből közepes megbízhatósággal határozható meg a:

talajrétegződés,

a szemcsés talajok (relatív) tömörsége



homokban

A szondázás közepes megbízhatósággal alkalmazható:

kavicsban

iszapban

agyagban

tőzegben


anszék



épzés

SPT szondázás (Standard Penetration Test)

www.ce.gatech.edu


anszék



épzés


anszék



épzés

Ütésszám 30 cm behatoláshoz (N)

Mély

ség

wikipedia


anszék



épzés

SPT szondázás felhasználási terület

A szondázási eredményekből jó megbízhatósággal határozható meg a:

talajtípus (mintavétellel),

közepes megbízhatósággal határozható meg a:

talajrétegződés,

a szemcsés talajok (relatív) tömörsége



homokban

iszapban

agyagban

tőzegben

A szondázás közepes megbízhatósággal alkalmazható:

kavicsban


anszék



épzés

Terepi nyírószondázás (VST, Vane shear test)

www.ce.gatech.edu


anszék



épzés


anszék



épzés

www.sze.hu/~szepesr


anszék



épzés

www.sze.hu/~szepesr

Terepi nyírószondázás (VST, Vane shear test)

Eredmények


anszék



épzés


anszék



épzés

Terepi nyírószondázás (VST)felhasználási terület


puha talajok drénezetlennyírószilárdsága,


talajtípus,

terhelés-alakváltozás összefüggés



agyagban

tőzegben


anszék



épzés

Presszióméteres vizsgálat


anszék



épzés

Presszióméteres vizsgálat - eredmény

Rugalmas tartomány

Határnyomás

Plasztikus tartomány

Kúszási nyomás

NYOMÁS

Té

rfo

ga

t n

öve

ke

dé

s

EM = (1+ν)2 V(Δ P /Δ V)


anszék



épzés

Presszióméteres vizsgálatfelhasználási terület

A szondázási eredményekből jó megbízhatósággal határozható meg a: vízszintes földnyomás

terhelés-alakváltozás összefüggés

közepes megbízhatósággal határozható meg a: talajtípus,

talajrétegződés

nyírószilárdsági paraméterek

tömörség

OCR, nyírási modulusLunne T., Robertson P.K., Powell, J.J.M. 1997

Cone penetration testing in geotechnical practice


agyagban

A szondázás közepesen alkalmazható:

homokban,

iszapban,

tőzegben


kavicsban


anszék



épzés

Lapdilatométer(DMT, Flat dilatometer test)

Mérés 20-30 cm-enként

www.ce.gatech.edu


anszék



épzés

Lapdilatométer (DMT, Flat dilatometer test)

www.marchetti-dmt.it


anszék



épzés

Flat dilatometer testwww.ce.gatech.edu

Lapdilatométer (DMT) – eredményekAnyagindex

IDMT

Összenyom. modulus

Drénezetlen nyírószilárdság

Agyag Homok

Iszap

Vízszintesfeszültségi index

KDMT

www.marchetti-dmt.it


anszék



épzés

Lapdilatométer (DMT)felhasználási terület


talajrétegződés


talajtípus,

nyírószilárdsági paraméterek

összenyomódási modulus

vízszintes feszültség

nyírási modulus

OCRLunne T., Robertson P.K., Powell, J.J.M. 1997

Cone penetration testing in geotechnical practice


homokban,

iszapban,

agyagban

tőzegben


kavicsban


anszék



épzés


anszék



épzés

Nehéz verőszondázás – szemcsés talajok tömörsége

Minősítés N20

laza 1-14

közepesen tömör

15-50

tömör 51-

Jól graduált szemcsés alajok tömörségének minősítése az FTV segédlete szerint:

Talajok relatív tömörségi indexe a DIN4094-3 szabvány alapján:(Smoltczyk: Geotechnical Engineering Handbook 2002)

Rosszul graduált homok (U<3) esetén:ID= 0.10+0.435logN10

Jól graduált homok, homokos kavics (U>6) esetén:ID= -0.14+0.55logN10BME Szilárdságtani és T




épzés

Verőszondázás és CPTu szondázás eredményei

0

2

4

6

8

10

12

0 10 000 20 000 30 000 40 000

CPT csúcsellenállás - qc [kPa]

Mé

lys

ég

- z

[m

]

0 10 20 30 40 50

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Mé

lys

ég

- z

[m

]

Din. szonda - ütésszám (N20)

finomhomok

sov. agyag

köz. agyag


anszék



épzés

Korrigált csúcsellenállás:qt=qc+u2(1-a)

ahol: a=An/Ac a belső tengely (erőmérő) és a szondacsúcs keresztmetszeti területének hányadosa

Korrigált köpenymenti ellenállás:ft=fs-(u2-u3)

Súrlódási arányszám:Rf=(fs/qc)100%

CPTu szondázás – Szondaeredmények feldolgozása

Ac


anszék



épzés

CPTu szondázás – Talajrétegek szétválasztása

Csúcsellenállás Pórusvíznyomás Köpenysúrlódás Súrlódási arányszámqc [MPa] u [kPa] fs [kPa] Rf [%]

KÖTÖTT

KÖTÖTT

SZEMCSÉS

SZEMCSÉS


anszék



épzés

Korr

igált

csúcs

elle

nállá

s, q

t

[MP

a]

Súrlódási arányszám, Rf [%]

Korr

igált

csúcs

elle

nállá

s, q

t

[MP

a]

Pórusvíznyomási arányszám, Bq

CPTu – Talajazonosítás (Robertson ás tsai 1986)


anszék



épzés

Súrlódási arányszám, Rf [%]

Pórusvíznyomási arányszám, Bq

CPTu – Talajazonosítás (Robertson 1990)N

orm

aliz

ált

csúcs

elle

nállá

s, (

qt-

z)/

z

Norm

aliz

ált

csúcs

elle

nállá

s, (

qt-

z)/

zBME Szilárdságtani és T




épzés

CPTu – Talajazonosítás (Eslami & Fellenius 1997)

Köpenysúrlódás, fs [kPa]

„Haté

kony”

csú

cselle

nállá

s, q

E=

qt-u

2[M

Pa]

AGYAG ISZAP

HOMOK

Homokos KAVICS

ÉrzékenyAGYAG/ISZAPBME Szilárdságtani és T




épzés

Tömörségi index

Csúcsellenállás

(CPT-ből)

(qc)

Hatékony súrlódási szög a (φ’)

DrénezettYoung-modulus b

(E ’)

MPa ° MPa

Nagyon laza 0,0 – 2,5 29 – 32 < 10

Laza 2,5 – 5,0 32 – 35 10 – 20

Közepesen tömör 5,0 – 10,0 35 – 37 20 – 30

Tömör 10,0 – 20,0 37 – 40 30 – 60

Nagyon tömör > 20,0 40 – 42 60 – 90

a Az értékek homokra érvényesek, iszapos talajok esetén 3° csökkentés, kavicsesetén 2° növelés indokolt.

b E’ a feszültségtől és az időtől függő szelőmodulus közelítő értéke. A drénezettmodulus megadott értékeit a 10 év alatt lezajlott süllyedésekből számították vissza. Az értékeket annak feltételezésével nyerték, hogy a függőleges feszültségek szétterjedése 2:1 arányú. Ezeken túlmenően egyes vizsgálatok arra utalnak, hogy ezek az értékek iszapos talajban 50%-kal kisebbek, kavicsos talajban pedig 50%-kal nagyobbak lehetnek. Túlkonszolidált durva szemcséjű talajokban a modulus lényegesen nagyobb is lehet. Ha a törőfeszültség tervezési értékének 2/3-ánál nagyobb talpnyomásból számítjuk a süllyedéseket, akkor a táblázatbeli értékek felét célszerű venni.


anszék



épzés

CPTu szondázás – szemcsés talajok tömörsége

Minősítés qc

nagyon laza 0-2,5

laza 2,5-5

közepesen tömör

5-10

tömör 10-20

nagyon tömör

20-

Talajok tömörségének minősítése az MSZ EN 1997-2:2008 (tájékoztató) „D” melléklete alapján:

Talajok tömörségi indexe a DIN4094-3 szabvány alapján :(Smoltczyk: Geotechnical Engineering Handbook 2002)

Rosszul graduált homok (U<3) esetén:ID= -0.33+0.73log qc

Jól graduált homok, homokos kavics (U>6) esetén:ID= -0.14+0.55log qc

Érvényességi tartomány:3 MPa < qc < 30 Mpa

Baldi és tsai (1986):

Érvényességi tartomány:Nem előterhelt (OCR=1) homokok esetén (K0=0,45)

55.0157

ln41.2

1

z

cD

qI

BME Szilárdságtani és T




épzés

CPTu szondázás – összenyomódási modulus

Talaj qc

Kis plaszticitású agyag

qc ≤ 0,7 MPa 3 < < 8

0,7 < qc < 2 MPa 2 < < 5

qc ≥ 2 MPa 1 < < 2,5

Kis plaszticitású iszapqc < 2 MPa 3 < < 6

qc ≥ 2 MPa 1 < < 2

Nagy plaszticitású agyag qc < 2 MPa 2< < 6

Nagy plaszticitású iszap qc > 2 MPa 1< < 2

Nagyon szerves iszap qc < 1,2 MPa 2 < < 8

Tőzeg és nagyon szerves agyag

qc < 0,7 MPa

50 < w < 100 1,5 < < 4

100 < w < 200 1 < < 1,5

w > 300 < 0,4

Homok2 < qc < 3 MPa 2 < < 4

qc > 3 MPa 1,5 < < 3

Es=qcSanglerat (1972)


anszék



épzés

CPTu szondázás – belső súrlódási szög

Nyugalmi földnyomás tényezője K0

Norm

aliz

ált

CP

T c

súcs

elle

nállá

s q

c/

z

Durgunoglu & Mitchell (1975)


anszék



épzés

CPTu szondázás – drénezetlen nyírószilárdság

146

258

)1(1911

),,(;107(

u

u

u

u

ke

ke

ze

kt

kt

zt

k

k

zc

uscc

c

zc

NN

qc

NN

qc

OCRNN

qc

GcEfNNN

qc

Elméleti összefüggések:

Tapasztalati összefüggések:


anszék



épzés

cs = α·qavg

Cölöp köpenymenti ellenállásának számítása„LCPC módszer”

k = pmax,shaft = qc,átl /

Busatmante & Giasenelli (1982)

Talajtípus qc [Mpa]

I. II.Puha agyag, iszap <1 30 90Agyag 1-5 40 40Kemény agyag >5 60 60Laza homok, iszap <5 100 100Homok, kavics 5-12 150 150Tömör homok, kavics >12 150 150

I. cölöpcsoport: Fúrt és folyamatos spirállal készített cölöpökII. cölöpcsoport: Talaj kiszorításos cölöpök


anszék



épzés

DIN 1054fúrt cölöpök fajlagos cölöpellenállásainak tapasztalati értékei

fúrt cölöp szemcsés talajban

talpellenállás karakterisztikus értéke

qb,k MPa

ha az átlagos CPT-csúcsellenállás qc MPa

relatív süllyedés

s/D

10 15 20 25

0,02 0,70 1,05 1,40 1,75

0,03 0,90 1,50 1,80 2,25

0,10 = sg 2,00 3,00 3,50 4,00

talpnövelés esetén 75 % redukció

fúrt cölöp kötött talajban talpellenállás

karakterisztikus értéke qb,k MPa

ha a drénezetlen nyírószilárdság cu MPa

relatív süllyedés

s/D

0,10 0,20

0,02 0,35 0,90

0,03 0,45 1,10

0,10 = sg 0,80 1,50

talpnövelés esetén 75 % redukció

átlagos CPT-

csúcsellenállás qc MPa

fúrt cölöp szemcsés talajban

palástellenállás karakterisztikus értéke

qs,k MPa

0 0,00

5 0,04

10 0,08

> 15 0,12

a drénezetlen nyírószilárdság

cu MPa

fúrt cölöp kötött talajban palástellenállás

karakterisztikus értéke qs,k MPa

0,025 0,025

0,100 0,040

> 0,200 0,060


anszék



épzés

DIN 1054vert cölöpök fajlagos cölöpellenállásának tapasztalatai értékei

vert cölöp palástellenállás karakterisztikus értéke

qs,k kPa talpellenállás karakterisztikus értéke

qb,k MPa

talaj mélység

m fa vasbeton acélcső I-tartó fa vasbeton acélcső I-tartó

< 5 20 – 45 20 – 45 20 – 35 20 – 30 2,0 – 3,5 2,0 – 5,0 1,5 – 4,0 1,5 – 3,0

5 – 10 40 – 65 40 – 65 35 – 55 30 – 50 3,5 – 6,5 3,0 – 6,0 2,5 – 5,0 Szemcsés

> 10 60 50 – 75 40 – 75 3,0 – 7,5 4,0 – 8,0 3,5 – 7,5 3,0 – 6,0

Ic

0,5 – 0,75 5 – 20 kohéziós

0,75 – 1,0 20 – 45 0,0 – 2,0

< 5 50 – 80 40 – 70 30 – 50 2,0 – 6,0 1,5 – 5,0 1,5 – 4,0

5 – 10 60 – 90 40 – 70 5,0 – 9,0 4,0 – 9,0 3,0 – 7,5

görgeteges agyag

kemény – nagy. kem.

> 10 80 – 100 80 – 100 50 – 80 8,0 – 10,0 8,0 – 10,0 6,0 – 9,0


anszék



épzés

Egyéb felhasználási lehetőségek,fejlesztési trendek

Egyéb felhasználási területek:

• síkalapok teherbírása,

• síkalapok süllyedése,

• talajok minősítése, megfolyósodás-veszélyességszempontjából,

• talajjavítás – minőség ellenőrzés/biztosítás,

• pórusvíznyomás leépülésének (disszipáció) vizsgálata

Fejlesztési lehetőségek, trendek:

• szonda kiegészítése környezetvédelmi vizsgálatokkal,

• szonda kiegészítése geofizikai vizsgálatokkal (SCPT, SDMT stb.)

• szonda kiegészítése mintavevőkkelBME Szilárdságtani és T




épzés

Tartószerkezet-rekonstrukciós Szakmérnöki Tanszék Képzés … · 2019. 10. 10. · 2....

Documents

Transcript of Tartószerkezet-rekonstrukciós Szakmérnöki Tanszék Képzés … · 2019. 10. 10. · 2....