Upload
others
View
2
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
1
Töltésalapozások Töltésalapozások
tervezésetervezése
IIII..
2
Talajmechanikai Talajmechanikai
problémákproblémák
Nagymértékő, egyenlıtlen és idıben elhúzódó
süllyedés az altalaj összenyomódása miatt
Puha altalaj
Töltés
Rotációs
mozgás
Süllyedés
3
A módszerválasztás szempontjai
a talajmechanikai problémák kiküszöbölésére• Lépcsıs építés
- ha a talajtörés a fı veszély, viszont van idı a konszolidációra
• Túltöltés
- ha a lassú konszolidáció a fı gond, viszont nincs talajtörési veszély
• Szalagdrénezés
- ha vastag a puha réteg, kevés az idı,
viszont nem nagy a süllyedés és az alaptörés veszélye
• Kıtömzsök készítése döngöléssel
- ha nagy az alaptörési veszély és a süllyedés, kevés az idı,
viszont nem túlzottan vastag a puha talaj
• Kavicscölöpözés
- ha vastag és esetleg fedett a gyenge réteg, a süllyedés és az idı is kritikus,
viszont kicsi a kezelendı felület
• Betoncölöpözés
- ha nagyon kicsi lehet a süllyedéskülönbség, és semmi idı sincs,
viszont nem nagy a terület
• Geomőanyagos talajerısítés
- ha a szétcsúszás és az alaptörés a fı veszély,
viszont a süllyedés nagysága és elhúzódása kevésbé
4
Az altalaj javítása Az altalaj javítása
szemcsés anyagok szemcsés anyagok
bevitelévelbevitelével
5
Kavicscölöpök és Kıtömzsök
Az altalaj komplex javítási módszerei, mert
készítésük, illetve a kész kavicscölöpök és kıtömzsök :
•talajtömörítésként •részleges talajcsereként•függıleges drénként is mőködnek,
így
•csökkentik a süllyedések mértékét, •növelik a talajtöréssel szembeni biztonságot, •gyorsítják a konszolidációt.
6
7
Tervezési kérdések
• Milyen kiosztással, mélységgel és milyen kitöltı anyaggal kell
beépíteni a kavicscölöpöket, kıtömzsöket ahhoz, hogy az adott
terhelés hatására a süllyedések egy határérték alatt maradjanak?
(használhatósági határállapot vizsgálata)
• Az adott kiosztás mellett a süllyedések lezajlásához szükséges idı
becslése, illetve az adott talajviszonyok esetén milyen hosszú
konszolidációs idı várható?
(használhatósági határállapot idıbeli vizsgálat)
8
Tervezési kérdések
• A teherelosztó réteg méretezése
(teherbírási határállapot vizsgálata)
• Az adott kiosztású kavicscölöpökkel, kıtömzsökkel javított talajban
a terhelés hatására bekövetkezhet-e alaptörés, illetve a töltés
szétcsúszása?
(teherbírási határállapot vizsgálata)
9
Teherbírási határállapotok
10
Kavicscölöpök, kıtömzsök tervezése
• Hagyományos elméletek (Barron – Priebe)
• Geotechnikai szoftverek
• Hagyományos elmélet (GGU)
• Végeselemes programok
Plaxis 2D
Plaxis Tunnel
Plaxis Foundation
Plaxis 3D
MIDAS GTS
11
tH
1cT
2vv ××= tD
1cT
2rr ××=1 - U = (1 - Uv) × (1 - Ur)
n=D/d
„Hagyományos” elmélet
Barron - Konszolidációszámítás
12
„Hagyományos” elmélet
Priebe – Süllyedéscsökkentı hatás
13
0.0 0.00 0.0 0.00
25.0 0.02 20.3 9.42
50.0 0.03 56.3 26.08
75.0 0.05 70.3 32.52
100.0 0.07 78.2 36.20
125.0 0.08 83.0 38.43
150.0 0.10 86.2 39.88
175.0 0.12 88.4 40.90
200.0 0.14 90.0 41.66
225.0 0.15 91.3 42.26
250.0 0.17 92.3 42.75
275.0 0.19 93.2 43.16
300.0 0.20 94.0 43.51
325.0 0.22 94.7 43.82
350.0 0.24 95.3 44.10
375.0 0.25 95.8 44.34
400.0 0.27 96.2 44.55
425.0 0.29 96.6 44.74
450.0 0.30 97.0 44.91
475.0 0.32 97.3 45.06
500.0 0.34 97.6 45.19
Time
[days ]
Tv(*)
[-]
U
[%]
s
[cm]
(*) T v [- ] = c v(1) * t / H²
Depth Es k cv[m] [MN/m²] [m/s] [m²/s]
Designation
4.00 1.0 2.00 * 10-8
2.00 * 10-6
tõzeg16.00 8.0 1.00 * 10
-9 8.00 * 10
-7agyag
SoilDepth Es k cv[m] [MN/m²] [m/s] [m²/s]
Designation
4.00 1.0 2.00 * 10-8
2.00 * 10-6
tõzeg16.00 8.0 1.00 * 10
-9 8.00 * 10
-7agyag
System
Permeable
Permeable
0.00
4.00
16.00
100.0
93.2
85.0
76.0
67.3
59.4
52.7
47.0
42.2
u (max) [kN/m²]
tõzeg
agyag
4.00
12.00
H = 16.00
100 200 300 4000
20
40
60
80
100
Time [days]
Load [%]
tõzeg 4.00
agyag 16.00
t = 100.00
t = 200.00
t = 300.00
t = 500.00
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.016
14
12
10
8
6
4
2
0
Consolidation ratio [-]
Depth [m]
t [days]
0 100 200 300 4000
5
10
15
20
25
30
35
40
45
Time [days]
Settlement s [cm] / s (Depth = 4.00 m)
. GGU-CONSOLIDATE program
14
Plaxis 2D - Tengelyszimmetrikus modell
Plaxis 2D - Síkbeli modell
15
16
MIDAS GTS 3D
17
Számpélda
-
Kavicscölöpök méretezése
hagyományos elméletekkel
18
~ 5,0 ~ 9,0 ~ 5,0
2·h ≈ 5,0
0,6
3,4
vágány
töltés
kissé szerves kövér agyag
Es ≈ 2 MPa k ≈ 2·10-10 m/s
Cα ≈ 0,001 cu ≈ 25 kPa
kavics Es ≈ 50 MPa
1:1,5 γ = 20 kN/m3
Zala-vasút kedvezıtlen altalajú szakaszának
fı paraméterei
19
süllyedésszámítás
(kezelés nélkül) :
konszolidációszámítás
(kezelés nélkül) :
alaptörés: 5,1204
2555=
⋅⋅
=⋅
⋅=
γtöltés
u
h
cn
szétcsúszás: 3,1118
150
118
625==
⋅=
⋅=
a
u
E
Lcn
cm200,52000
200,4
s
ö ≈⋅⋅
=⋅⋅
= hE
Hs
γ
ttth
Ekt
h
cT
v
sv ××=××××
=××
×=×= −
−9
2
10
2
0
2
0
104,6105,2
3000102
γ
A Terzaghi-féle konszolidációs elmélet alapján a κv=(1-Uv)=90%-os
konszolidációs fokhoz tartozó idıtényezı T=0,85.
hónapst 50103,1104,6
85,0 8
9≈×=
×=
−konszolidációs idı :
20
Talajjavítással elérhetı javulás meghatározása
Kavicscölöpök
- „s” a függıleges drének távolsága
- ″D″ a talajhenger átmérıje, ahonnan a víz a drének felé áramlik (D= s·1,05)
- ″d″ a drén átmérıje
21
Konszolidációgyorsítás számítása
22
Radiális és vertikális konszolidációRadiális és vertikális konszolidáció
tH
1cT
2vv ××= tD
1cT
2rr ××=1-U=(1-Uv)×(1-Ur)
n=D/d
23
Süllyedéscsökkentés számítása
24
A kavicscölöp süllyedéscsökkentı hatásaA kavicscölöp süllyedéscsökkentı hatása
4,10≈cA
Ao40=cϕ n = 1,5 sm ≈ 13 cm
25
Barron egyenlet
kq
kl
d
D
t
DC
W
H −
+−=
1
1ln6,1275,0ln
8
2
π
l (m) cölöpözendı rétegvastagság d (m) kavicscölöp átmérı
k (m/s) áteresztıképességi együttható qw (m3/s) kavicscölöp vezetıképessége
Es (kN/m2) összenyomódási modulus CH (m
2/s) konszolidációs tényezı
t (nap) tervezett konszolidációs idı D (m) kavicscölöp hatásátmérı
κ tervezett konszolidációs fok A (m2) kavicscölöpözendı terület
26
Használhatósági határállapot
-
Méretezés számítástechnikai
programokkal
-
GGU Consolidate
27
28
GGU-AXPILE Analysis and design of drilled and driven piles taking into consideration geotechnical capacity and settlement.
GGU-CONSOLIDATE Evaluation of one-dimensional field consolidation in layered soils, including vertical drains.
GGU-ELASTIC Analysis and presentation of two-dimensional and axisymmetric deformation and stress fields by elastic FE analysis.
GGU-FOOTINGDesign and graphical presentation of footing diagrams (computation of bearing failure and settlement). Consideration
of soil layers, berms, slope, base inclination, preloading, line loads.
GGU-GABION Design and analysis of gabion foundations and walls.
GGU-LATPILE Elastic analysis and design of laterally loaded piles in layered soils based on modulus of subgrade reaction.
GGU-RETAIN Geotechnical design and structural analysis of all types of anchored, strutted and free retaining walls.
GGU-SETTLEComputation of foundation settlements and stresses under vertical loads of gerneral shape and distribution on
layered soils (also used for landfills, embankments and dams).
GGU-SLICE Stability calculations of slope laminae.
GGU-SLOPE-PILE Design and calculation of embankment piles according to ZTV-Lsw 88
GGU-STABILITYComputation of slope stability for circular and polygonal slip plane and rigid body failure mechanism. Computation of
soil nailing and reinforced earth walls with soil nails, anchors and geosynthetics.
GGU-TRENCH Evaluation of the construction stability of slurry trench walls.
GGU-UNDERPIN Calculation and design of underpinning walls.
GGU-VIBRATIONCalculation of construction and building vibrations according to IGBE Research Publication No. 61, University of
Hannover.
Geotechnical calculation
29
30
31
32
33
Használhatósági határállapot
-
Méretezés számítástechnikai
programokkal
-
PLAXIS 2D
34
PLAXIS 2D – síkbeli modell
350 100 200 300 400 500
0,00
0,02
0,04
0,06
0,08
0,10
Time [day]
|U| [m]
Függıleges irányú elmozdulások a töltésépítést követıen
Idı – süllyedés görbe
ZalavasútZalavasút
• kavicscölöp építés
• Mohr-Coloumb
• 6 építési fázis
• smax=9 cm
• teherfelvitel
• konszolidációs idık
PLAXIS 2D
síkbeli modell
36
PLAXIS 2D – tengelyszimmetrikus modell
01
2 3
4 5
6 7
8
9
10 11
12 13
lépték, geometria, rétegzıdés, kıtömzs, jármőteher (15 kPA), háló,
süllyedés a töltés hatására
fıfeszültségek a töltés alatt
süllyedés a jármőteher hatására
37
Konszolidációszámítás – PLAXIS 2D
0 50 100 150 200 250
0,00
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25
0,30
0,35
Time [day]
Displacement [m]
Chart 1
Point A
Point B
Point C
Point D
Point E
38
PLAXIS Tunnel – 3D
x
y
AA
0
1
2
3 4
56
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
39
MIDAS GTS – 3D
40
Teherbírási határállapot
-
Méretezés hagyományos
elméletekkel
-
BS 8006
41
a legnagyobb tengelytávolság :
• Qp a cölöpcsoport minden egyes tagjának teherbírása;
• ffs a talaj térfogatsúlyának parciális tényezıje,
• γ a töltés anyagának térfogatsúlya;
• H a töltés magassága;
• fq a külsı megoszló teherhez rendelt parciális tényezı
• ws a külsı megoszló terhelés.
sqfs
p
wfHf
Qs
⋅+⋅⋅=
γ
Cölöpcsoport teherbírása
42
A függıleges terhek leosztása H ≥≥≥≥ 0,7· (s - a)
( )ε⋅
+⋅
−⋅=
6
11
a2
asTWrpT
Trp - az erısítésben
keltett húzóerı;
ε - az erısítés fajlagos nyúlása.
43
Szétcsúszás
• Tds az erısítés egy folyóméterében keletkezı húzóerı;
• Ka az aktív földnyomás tényezıje ;
• H a töltés magassága;
• γ a töltés térfogatsúlya;
• ws a töltéskoronán egyenletesen megoszló terhelés;
• ffs a talaj térfogatsúlyához rendelt parciális tényezı;
• fq a külsı terhekhez rendelt parciális tényezı.
( ) Hswqf2HfsfaK5,0dsT ⋅⋅⋅+⋅⋅⋅= γ
( )
msf
cv'tan'h
nfsfswqf2HfsfHaK5,0
eL ϕαγ
γ
⋅⋅⋅
⋅⋅⋅⋅+⋅⋅⋅⋅⋅≥
( )
⋅+
⋅⋅⋅
+⋅⋅≥
msf
2cv'tan2'
msf
1cv'tan1'h
dsTrpTpfnf
bLϕαϕα
γ
az erısítés bekötése
minimális erısítési hossz
44
Általános állékonyság MD ≤≤≤≤ MRS + MRP + MRR
MD - a töltés alapsíkjának bármely kiválasztott helyére vonatkozó, felszorzott
mozgatónyomaték
MRS - a töltés alapsíkjának bármely kiválasztott helyére vonatkozó, a talaj
ellenállásából származó, megfelelıen csökkentett stabilizáló nyomaték
MRP - a töltés alapsíkjának bármely kiválasztott helyére vonatkozó, a cölöpök
hatásából adódó, stabilizáló nyomaték
MRR – a töltés alapsíkjának bármely kiválasztott helyére vonatkozó, az erısítésbıl
származó stabilizáló nyomaték
45
Teherbírási határállapot
-
Méretezés hagyományos
elméletekkel
-
Rézsőállékonysági vizsgálattal
46
Szétcsúszás vizsgálata
A kezelt talaj egyenértékő tulajdonságaival:
talajcölöp
cölöp
AA
Aa
+=
cölöptalajeq cacac ⋅+⋅−= )1(
cölöptalajeq tgmmtg ϕϕϕ ⋅+⋅−= tan)1(
cölöptalajeq aa γγγ ⋅+⋅−= )1(
47
Alaptörés vizsgálata
A kezelt talaj egyenértékő tulajdonságaival
48
Teherbírási határállapot
-
Méretezés számítástechnikai
programokkal
-
PLAXIS program
49
PLAXIS 2D
PLAXIS Tunnel
3D