Síkalapok tervezése
Mielőtt bármit kiszámolnánk, el kell dönteni, milyen alap kell, milyen mélyre kerüljön, és milyen határállapotokra kell igazolni. Ez a tananyag ezt az utat járja végig: a síkalap és a mélyalap határától a hét alaptípuson és az alapsík felvételén át a talajtörés három mechanizmusáig. Innen indul majd a teherbírásszámítás.
Síkalap vagy mélyalap?
Egy építmény a terheit az alapokon át adja át az altalajnak, így a szerkezet és az alatta lévő talajösszlet kölcsönhatásba kerül. Az alapozási rendszereknek két nagy csoportja van: a síkalapok és a mélyalapok.
Ha a teherbíró talajréteg a felszínhez közel, nagyjából 1–2 méteren belül található (pincés épületnél a felszerkezethez közel), akkor síkalapot tervezünk: az alaptest közvetlenül a teherbíró rétegre adja át a terhet. Ha a teherbíró réteg mélyebben van, nagyok a terhek, vagy síkalap esetén túl nagy süllyedések keletkeznének, akkor mélyalapot célszerű tervezni (cölöpalap, résfal, kút- és szekrényalap). Ilyenkor egy ún. teherközvetítő elemet iktatunk be a szerkezet és a teherbíró altalaj közé.
Két átmeneti eset is van. A mélyített síkalap 3–5 m mélyen, a teherhordó szerkezet alatt készül, de építéstechnológiai szempontból ugyanúgy, mint a hagyományos síkalap; teherbírását is a síkalapoknál használt feltevésekkel számítjuk (például a köpenymenti ellenállást elhanyagoljuk). A vegyes (hibrid) alapozási rendszerek, például a cölöppel gyámolított lemezalapozás, a sík- és mélyalapozási technológiákat ötvözik.
Síkalap alkalmazható, ha…
- megfelelő teherbírású és vastagságú talajréteg van a felszín közelében;
- a süllyedések és más alakváltozások nem nagyobbak az előírtnál;
- a térszín közeli réteg teherbírása nem nagy ugyan, de mélyebben sincs jobb, és az épület súlyát nagy felületen el lehet osztani (lemezalap);
- az altalaj teherbírása kicsi, de az építmény süllyedésre nem érzékeny, és a felszínközeli síkalapozással költséges talajvízszint-süllyesztés vagy mélyalapozás küszöbölhető ki.
Mélyalap kell, ha…
- megbízható teherbíró réteg csak mélyebben van;
- síkalap esetén meg nem engedhető süllyedések keletkeznének;
- a magas építési talajvízszint miatt a síkalap költségesebb;
- a víz kimoshatja, kiüregelheti a talajt a síkalap alól, például hidak mederpilléreinél;
- nagy ferdeségű terhelő erőnél a síkalap elcsúszhatna;
- összességében gazdaságosabb a síkalapnál.
Ha a síkalap feltételei nem teljesülnek, mélyalapozás vagy vegyes (kombinált) alapozás következik. A döntés mindig műszaki és gazdaságossági kérdés egyszerre.
Alapozási döntő – mit javasolna egy tapasztalt tervező?
szemléltető döntéstámogatásValós példák
MOL Campus, Budapest
A 143 m-es magasház vegyes alapozású: 2,2 m vastag alaplemez, alatta 135 darab, 1,2 m átmérőjű, 8 m hosszú cölöp, amelyek a stabil agyagmárga rétegben állnak. Csak az alaplemezhez kb. 4400 m³ betont dolgoztak be.
Burj Khalifa, Dubaj
A világ legmagasabb épülete is cölöppel gyámolított lemezen áll: a 3,7 m vastag vasbeton lemez 192 darab, 1,5 m átmérőjű, mintegy 50 m hosszú fúrt cölöpre támaszkodik.
Családi ház, jó talajon
Szemcsés, teherbíró talajon a falazott családi ház alá a legegyszerűbb és legolcsóbb megoldás a sávalap a fagyhatár alatt (0,8–1,0 m). Itt a mélyalap felesleges költség lenne.
A síkalapok fajtái és szerkezete
A sáv- és pilléralap a legegyszerűbb és legolcsóbb. Ha a pillérek vagy falak között nagy süllyedéskülönbségek keletkeznének, vagy a terhek csak nagy felületen adhatók át, egyre merevebb rendszerek következnek: szalag-, gerendarács-, lemez- és dobozalap. A héjalap különleges, ma már nem alkalmazott megoldás.
Alaptípus-labor – forgasd, kapcsold, nézz bele!
Sávalap
Sávalapok
A sávalapok a falak folyamatos alátámasztására készülnek. Talpszélességük kivételesen azonos is lehet a felmenő falé (régi épületeknél sokszor a fal és az alaptest nem válik el egymástól, ugyanabból az anyagból, leggyakrabban téglából készült). Mivel a talaj teherbírása kisebb az építőanyagénál, az alapok általában konzolosan kinyúlnak a falak alól; a földmunka pontatlansága miatt mindkét oldalon min. 5–5 cm elhelyezési „biztonságra” is szükség van.
Készülhetnek téglából, terméskőből, úsztatott betonból, csömöszölt betonból és vasbetonból. Téglából és terméskőből ma már csak kivételesen készül alap, pár évtizede viszont nagyrészt ilyenek épültek – meglévő épületek rá- és melléépítésénél számtalanszor „előkerülnek”. Az alapok szélessége (B) és magassága (m) gyakorlati okokból 50 cm-nél kisebb nem lehet.
a) Tégla
A pincefal és az alapszélesség közötti kiszélesítés lépcsőzetes: magasságban a téglasor, vízszintesen a féltégla egész számú többszöröse. Az első téglasor alá 5–10 cm kiegyenlítő homok vagy mészhabarcs kerül, ha nem homokos, könnyen kiegyenlíthető talajra alapozunk.
b) Terméskő
Az elvek a téglaalapéhoz hasonlók. Azonos szélességgel vagy lépcsős kiszélesítéssel készül, legalább H10 jelű javított falazó mészhabarcsba rakott szilárd, fagyálló kövekből. Egy kő legfeljebb 50 kg lehet. Régi épületeknél gyakori a vegyes (tégla és kő) falazat.
c) Úsztatott beton
A betonba a helyszínen található vagy olcsón beszerezhető terméskövet építenek be, az alaptest magasságának kb. felét kitevő sávban. Ez az úgynevezett francia beton. A múlt század második felében családi házaknál és nyaralóknál terjedt el; ma az élőmunka-igénye miatt nem éri meg.
d) Csömöszölt beton
A leggyakoribb sávalap. Zsaluzattal vagy földpartok között épül; zsaluzatot ma csak akkor használnak, ha kohézió nélküli szemcsés talajban nem lehet közel függőleges földpartokat kiemelni – a zsaluzás drága és lassú. Magasságát egyszerűsítve a kinyúlás és a magasság aránya (k : h) alapján vesszük fel: a talajtól függően 1 : 2, 1 : 1,5 vagy 1 : 1.
e) Vasbeton
Akkor építik, ha nagy támaszkodó felület kell, de az alap magasságát valami korlátozza, például a talajvíz vagy a pince. Vasalással a magasság csökkenthető, és összességében gazdaságosabb is lehet: minél szélesebb ugyanis a vasalatlan alaptest, annál magasabbnak kellene lennie.
f) Válaszfal alapja
A válaszfalakat is le kell alapozni, pedig csak önhordók. Három megoldás van: külön kisebb sávalap, megvastagított és vasalt padozat, vagy (előregyártott gerendás födémnél) vasbeton gerenda, amely a terhet a merőleges főfalak sávalapjaira „áthordja”.
Az alapot sokszor akkor is célszerű minimálisan vasalni (4 db, legalább 12–16 mm átmérőjű hosszvas, 40×40-es kengyelek), ha a magasságát nem csökkentjük: egy lokális süllyedésnél (pl. csőtörés) részben kiegyenlítheti a süllyedéskülönbségeket.
Sávalap-metszet szerkesztő – megfelel a szerkesztési szabályoknak?
Válaszfal alapozása – három megoldás
Sávalapok a valóságban
Pilléralapok (tömbalapok)
Pillérek, oszlopok alá pilléralapot helyezünk. Alaprajza általában igazodik a pillér keresztmetszetéhez, leggyakrabban négyzet, ill. B/L = 1–3,5. Anyaga, építési módja a sávalapokéhoz hasonló, de a nagyobb, koncentrált igénybevétel miatt betonból vagy vasbetonból készül, alul legalább hálós acélbetéttel.
A monolit vasbeton pillér és az alaptest között befogott vagy csuklós jellegű kapcsolat létesíthető. Előregyártott oszlopoknál korábban gyakori volt az előregyártott vasbeton kehelyalap: a talp „kelyhébe” állították be az oszlopot, majd bebetonozással rögzítették. Ma az előregyártott oszlopot jellemzően monolit tömbalapra helyezett vasbeton kehelynyakba állítják és fogják be. Acélpillérnél a tőcsavaros lekötés az esetleges húzóerők átadásához kell. Lényegében nagyméretű pilléralapnak tekinthetők a zárt alaprajzú építmények, például a víztornyok és gyárkémények egyetlen tömbként kialakított, rendszerint kör alaprajzú alaptestei is.
Pillér és alaptest kapcsolata
Szalag- és gerendarács-alapok
Szalagalap (talpgerenda)
Gyengébb altalaj vagy erőtani okok miatt a pilléreket egy – rendszerint erősen vasalt – sávszerű gerendára állítjuk, ha a pillérek között egy irányban megengedhetetlenül nagy süllyedéskülönbségek keletkeznének. Anyaga mindig vasbeton (hajlítást kap), és az építménynek hosszirányú merevséget ad.
Gerendarács-alap
Ha a süllyedéskülönbséget mindkét irányban csökkenteni akarjuk, egymást metsző vasbeton szalagalapokat, vagyis gerendarács-alapot tervezünk.
Lemezalapok
A lemezalap az építmény alatt átmenő, összefüggő vasbeton szerkezet, amely falakat és pilléreket egyaránt alátámaszt. Akkor kerül sorra, ha az építmény terheit csak a teljes alapterületen lehet átadni, mert az előző alapfajták alatti fajlagos terhelés meghaladná az altalaj teherbírását. Viszonylag kis vastagságuk miatt a lemezek általában igen hajlékonyak. Kisebb terheknél azonos vastagságú síklemez készül; a falak és pillérek alatt bordákkal merevíthető (alul- és felülbordás lemez). Pillérvázas épületeknél nagyobb terhek esetén az átszúródás megakadályozására „gombafödém” jellegű kialakítás a szokásos. Ha a bordák helyén csak erősítő vasbetétek maradnak, de a vastagság a bordákéval azonos, a lemez rejtettbordás.
Teljesen alápincézett épületnél, magas mértékadó talajvízszint mellett mindenképpen vasbeton lemezt („ellenfödémet”) célszerű alkalmazni.
Lemezalap-változatok metszetben
Hidegebb éghajlaton a térszíni lemezhez hasonló elven működik a fagyvédett sekély alap (frost-protected shallow foundation): az alaptest mellé függőleges, kifelé pedig vízszintes „szárny” hőszigetelést fektetnek, így a fűtött épület által leadott hő a talajban marad, és az alap körül nem fagy át a talaj. Az amerikai lakóépület-szabályzat (IRC R403.3) ilyenkor 30–40 cm-es alapozási mélységet is megenged – feltétel, hogy az épületet télen is fűtsék.
Dobozalap és héjalap
Dobozalap
További merevítést jelent, ha a pince teljes szerkezetét együttdolgozóvá tesszük: az alaplemez a rá épített pincefalakkal és födémmel monolit egészet képez – tulajdonképpen szekrénytartó. A házgyári elemekből készült panelházak csak kis alakváltozást képesek károsodás nélkül elviselni, ezért alattuk alkalmazták a leggyakrabban (monolit vasbeton fogadószint).
Héjalap
Speciális lemezek: matematikailag leírható, egyszeres vagy kétszeres görbületű felületek, amelyekben csak normálerők (húzás, nyomás) keletkeznek, hajlítás nem. Anyagtakarékosak, de munka- és időigényesek, szigorú geometriai követelményekkel; készülhetnek helyszínen és előregyártva is. Nem bizonyultak gazdaságosnak, ma már nem alkalmazzák őket.
Héjalapon áll(t): a Körszálló
Érdekesség, hogy a budapesti, Szilágyi Erzsébet fasori Körszálló alapozása is héjalappal készült. A Szrogh György tervezte, 1967-ben megnyílt, 18 szintes, kb. 64 m magas, mintegy 30 m átmérőjű hengeres tömb csúszózsalus technológiával épült. 2025-ben bezárt; az épület felső részét elbontják és újjáépítik, a tervek szerint 2028-ra lakóépület lesz.
A síkalapok tervezésének menete
Mielőtt nekiállunk egy építmény alapozásának, meg kell vizsgálni, hogy rendelkezésre áll-e megfelelő talajvizsgálati jelentés, amely alapján az alapozás biztonságosan megtervezhető.
Először azt próbáljuk megítélni, megoldható-e a feladat síkalapozással – vagy már egyértelmű, hogy mélyalap kell. Ha igen, alkalmazható-e a legegyszerűbb és legolcsóbb sáv- és pilléralapozás, vagy eleve látszik, hogy merevített alapozásra, például gerendarácsra vagy lemezalapra lesz szükség. A tervezés során az előzetes elképzelésen később is változtathatunk. Az alapozás tervezése műszaki és gazdaságossági kérdés is.
Tervek áttekintése
A létesítmény szerkezeti és statikai terveit a tervezés előtt át kell tanulmányozni: elrendezés, terhek, érzékenység.
Talajvizsgálati jelentés
Megfelelő-e a rendelkezésre álló jelentés az alapozás tervezéséhez? Ha nem, előbb kiegészítő feltárás kell.
Műszaki és gazdasági döntés
A választott megoldásnak biztonságosnak és gazdaságosnak is kell lennie – sokszor az építési idő is dönt.
Az alapozási mód kiválasztásának szempontjai
A szempontokat öt csoportba lehet rendezni: az építmény, a terhelés, a talaj- és talajvízviszonyok, a környezet, valamint az építési idő. Az alábbi telken a tervező szemével kell körülnézni: kattints a jelölt pontokra, és figyeld, melyik szempontcsoportot érintik!
Telek-szkenner – mit vesz észre a tervező?
0 / 10 felfedezveA tervezés folyamata
Ha minden adat a birtokunkban van, megindulhat az alapozás tervezése. Az építmény szerkezete, terhei, süllyedésérzékenysége, valamint az altalaj- és talajvízviszonyok ismeretében első lépésként mérlegeljük, alkalmazható-e valamilyen síkalapozási rendszer. Ha nem, rögtön mélyalapozásra térünk át. Ha igen, kiválasztjuk a típust, felvesszük az alapozási síkot, majd teherbírási határállapotban méretezzük az alapfelületet (lemezalapnál ez eleve adott), és előzetesen a magasságot is.
A méretekből számíthatók a feszültségek és a süllyedések. Itt jön az első „kontroll”: megengedhetők-e a süllyedések és a süllyedéskülönbségek? Ha nem, valamin változtatni kell, és visszaugrunk; szükség esetén mélyalapozásra térünk át. Ha igen, ellenőrizzük a helyzeti állékonyságot (elcsúszás, kiborulás) és a felúszás elleni biztonságot, végül sor kerül a szilárdsági méretezésre: a betonminőség és a vasalás meghatározására.
Interaktív folyamatábra – kövesd végig!
A tervezés szokásos lépései
- Az alaptípus kiválasztása – a felszerkezet elrendezése, terhei, érzékenysége és a várható süllyedések alapján, a szomszédos építmények figyelembevételével.
- Az alapsík felvétele – a teherbíró réteg, a talajvízszint, a fagy- és térfogatváltozási határ, a várható alapmagasság, a szomszédos alapsíkok, valamint az aláüregelődés, a kimosódás és a földkiemelés figyelembevételével.
- Az alapszélesség meghatározása – a talajtörés elleni biztonság és a süllyedési kritériumok ellenőrző számításával.
- Az alapszerkezet méretezése – az anyag, a magasság és a vasalás meghatározása a talpfeszültségből, tartószerkezeti méretezéssel.
- Az állékonyság és a felúszás ellenőrzése – a merev testnek tekinthető alap, illetve építmény egyensúlyának vizsgálatával.
Amit a tervező megválaszthat
pillér, sáv, szalag, gerendarács, lemez, doboz
beton, vasbeton, tégla, illetve a szilárdság
az alapsík mélysége, az alapszélesség, az alapmagasság, illetve a vasalás
Az alapozási sík felvétele
Alapozási síknak (alapsíknak) a síkalap alsó támaszkodó felületét hívjuk, ahol a terheket az altalajnak átadja. Az alapozási mélység az alapsík és a végleges térszín között függőlegesen mért távolság.
Az alapozási sík felvételétől döntően függ az egész alapozási rendszer. Tervezéskor mindig a szerkezetileg szükséges minimális alapozási síkból kell kiindulni – a feleslegesen mély alap drága (földkiemelés, víztelenítés, szomszédos épületek védelme). Az alábbi hat követelményt kell legalább teljesíteni.
A fagyhatár alatt
Az alapsík a fagyhatár alatt legyen, különben a fagyás–olvadás megemeli, majd meglazítja az alap alatti talajt.
Teherbíró talajon
Olyan talajon álljon, amely csak a megengedett mértékben nyomódik össze – ne keletkezzenek káros süllyedések. Humuszra, feltöltésre nem alapozunk.
Lehetőleg a talajvíz felett
A talajvíz alatti munkavégzés víztelenítést igényel, ami költséges és a környezetre is hat.
A szerkezet igénye szerint
Olyan mélyen legyen, ahogyan az építmény szerkezete megkívánja – gondoljunk a pincére vagy a mélygarázsra.
A kiszáradási határ alatt
Térfogatváltozó altalajon az alapsík a kiszáradási határ, vagyis kb. 2 m alatt legyen. A részleteket az „Alapozás kedvezőtlen altalajon” anyag tárgyalja.
A környezethez igazodva
Igazodjon a csatlakozó szomszédos épületek alapsíkjához.
Alapsík-tervező 3D – keresd meg a legkisebb megfelelő mélységet!
A fagyhatár
Fagyhatárnak a télen 0 °C alá hűlő talajréteg legnagyobb vastagságát nevezzük. Hazai viszonylatban a fagyhatár:
- szemcsés talajban 0,8 m; 500 mBf alatt 0,5 m-re csökkenthető, feltéve, hogy a téli talajvízszint az alapsíkot 2,0 m-nél jobban nem közelíti meg;
- kötött talajban, a Balti-tenger szintje felett 500 mBf-nél magasabban 1,0 m, 500 mBf alatt 0,8 m;
- szilárd kőzeten álló alap esetén 0,5 m.
Fagyhatásnak ki nem tett épületrészeknél (pl. pincében) legalább 0,4 m-es földtakarást kell tervezni – ez a minimális 50 cm-es alaptest-magasság miatt eleve teljesül.
Fagyhatár-kalkulátor és a fagy útja a talajban
A fagyemelés oka nem csupán a pórusvíz 9 %-os térfogat-növekedése. Fagyveszélyes (iszapos, agyagos) talajban a kis pórusok miatt a kapilláris vízmozgás a víztartó mélyebb rétegekből folyamatosan vizet szállít a lefelé haladó fagyfronthoz, ahol az jéglencsékké fagy. A lencsék rétegesen egymásra nőnek, és megemelik a talajt – a rajtuk álló alapot is. Olvadáskor a jég helyén vízzel telített, puha talaj marad, amely a teher alatt összenyomódik. A jéglencsék kialakulásához három feltétel kell egyszerre: lefelé haladó fagyfront, utánpótlódó víz és fagyveszélyes talaj.
Részben alápincézett épület
Részben alápincézett épületnél a magasabban maradó alap talpsíkját úgy kell meghatározni, hogy annak belső élétől húzott természetes rézsű vonala ne messe a pincefal vonalát a pincepadló szintje felett. Ha metszené, a sekélyebb alap terhe oldalnyomásként a pincefalra hárulna, a pince kiemelésekor pedig az alap alól kifuthatna a talaj. Lehetőleg mindig teljesen alápincézett épületet tervezzünk: részleges pincézésnél az eltérő alapsík és terhelés miatt a legtöbbször egyenlőtlen mozgások és repedések keletkeznek.
Rézsűvonal-próba
Lépcsőzetes mélyítés és lejtős terep
A különböző szinten lévő alapsíkokat a merőleges alapoknál lépcsőzetes mélyítéssel kell csatlakoztatni: az alapok megfelelő sarokpontjait összekötő egyenes hajlásszöge ne legyen 30°-nál meredekebb. Lejtős területen (vagy vízszintes terhek esetén) az elcsúszási stabilitásra is tekintettel kell lenni: sosem szabad ferde alapsíkot tervezni, azt mindig lépcsőzni kell, és egy lépcső magassága ne legyen nagyobb 50 cm-nél.
Lépcsőtervező
Szomszédos épület mellett
Ha közvetlenül egy szomszédos épület mellé kell alapozni, két szabály a döntő: az új épület alapsíkja nem kerülhet a régi fölé, szükség esetén mélyíteni kell; ha pedig az új épület mélyebb padlószintje miatt az alapsíkja a régi épület alá kerül, a régi alapot alá kell betonozni, vagy jet-grouting technológiával megerősíteni.
Melléépítés – mi történik a régi házzal?
Határállapotok és tervezési eljárások
Síkalapok tervezésekor először azt kell áttekinteni, milyen teherbírási és használhatósági határállapotokat kell vizsgálni, és milyen követelményeket kell teljesíteni. A határállapot az a helyzet, amelyen túl az alap már nem felel meg a tervezési követelményeknek.
Teherbírási határállapotok (ULS)
Kattints az ábrákra: mindegyik lejátssza, hogyan megy tönkre az alap az adott határállapotban.
GEO – a talaj törése vagy túlzott alakváltozása; az ellenállást a talaj vagy a szilárd kőzet szilárdsága jelentősen befolyásolja. STR – a tartószerkezeti elemek belső törése vagy túlzott alakváltozása; az ellenállást a szerkezeti anyagok szilárdsága határozza meg. EQU – a helyzeti állékonyság elvesztése: merev testként gyors és lényeges helyzetváltozás, amelyben a szilárdságok jelentősen nem játszanak szerepet. UPL – a tartószerkezet vagy a talaj felúszás folytán bekövetkező egyensúlyvesztése. (Az Eurocode ötödikként a HYD-t, a hidraulikus talajtörést is ismeri.) Síkalapoknál leggyakrabban a GEO és az STR határállapotot kell vizsgálni.
Használhatósági határállapotok (SLS)
A legfontosabb követelmény, hogy az alap alatti talajtöréssel szemben (GEO) kellően nagy biztonság legyen: a törési mechanizmus során a törés eléréséig jelentős elmozdulások jönnek létre, amelyek hamar károsítják az építményt. A legtöbb esetben azonban nem a teherbírás, hanem a süllyedések és süllyedéskülönbségek korlátozása jelenti a legnagyobb problémát: az alapozást nemcsak teherbírásra, hanem a süllyedések korlátozására kell méretezni. Húzd a csúszkát, és figyeld, mi történik az épülettel egyre nagyobb mozgásnál!
Mozgáslétra – a szépséghibától a károsodásig
szemléltetőAz alapozási szerkezet szerkezeti megfelelősége (STR) azt jelenti, hogy fel tudja venni a rá háruló hajlító és nyíró igénybevételeket, vagyis megfelelő a mérete és a szilárdsága (vasalása) – hajlításra, nyírásra és átszúródásra. Magas súlypontú építményeknél és nagyobb vízszintes erőknél (pl. támfalaknál) a helyzeti állékonyságot is biztosítani kell a felborulással (billenéssel) és az elcsúszással (eltolódással) szemben. Mélyen a talajvízszint alá nyúló, könnyebb szerkezeteknél (medencék, aluljárók, földalatti garázsok) a felúszás veszélye merül fel – sokszor csak építés közben.
Két híres eset
Transcona, Kanada, 1913
Az első feltöltéskor a gabonasiló lemezalapja alatt mély talajtörés alakult ki az agyagban: a talpfeszültség kb. 297 kPa volt, közel a klasszikus elmélettel számított 307 kPa-os törőfeszültséghez. A silót 1914-ben 14 kőzetig mélyített pillérre támasztva visszaemelték – a teherbírás-elmélet egyik legfontosabb igazoló esete.
Pisa, Olaszország
A 19,6 m átmérőjű, legfeljebb 5,5 m mély falazott alapon álló tornyot 1173-ban kezdték építeni; a puha agyag egyenlőtlen összenyomódása miatt megdőlt. Az építmény áll, de a használhatósága sérült. 1999–2001 között az északi oldal alól óvatosan talajt termeltek ki, így a dőlés kb. fél fokkal csökkent.
Tervezési eljárások
Az Eurocode 7-1 6.4. fejezete szerint síkalapok tervezésekor három tervezési eljárás valamelyike alkalmazható:
- közvetlen tervezési eljárás – minden határállapotra más-más számítási modell. A teherbírási határállapotoknál a lehető legpontosabban modellezzük az elképzelt törési mechanizmust, törőfeszültség-képlettel vagy végeselemes numerikus méretezéssel; a használhatóságiakat rugalmasságtani alapú süllyedésszámítással ellenőrizzük;
- közvetett tervezési eljárás – összehasonlítható tapasztalatok, terepi vagy laboratóriumi mérések, észlelések alapján, a használhatósági határállapot terheihez viszonyítva, úgy, hogy minden értelmezhető határállapot követelménye teljesüljön (pl. szondázásból tapasztalati képlettel becsült talajtörési ellenállás). Előnye a kisebb számítási terjedelem; az 1. és részben a 2. geotechnikai kategóriában alkalmazzák;
- szokáson alapuló (bevált) tervezési eljárás – valószínűsített talajtörési ellenállással számolunk, elsősorban kőzetre alapozásnál: a kőzet típusa, tagoltsága és egyirányú nyomószilárdsága alapján megengedett talpfeszültség vehető fel, ehhez a G melléklet ad útmutatást.
Az Alapozás tárgy keretében részletesebben csak a közvetlen tervezési eljárással foglalkozunk.
Melyik eljárás illik a helyzethez?
Most · MSZ EN 1997-1:2004
- Közvetlen tervezési eljárás – analitikus modell minden határállapotra
- Közvetett tervezési eljárás – összehasonlító tapasztalat és mérési eredmények
- Szokáson alapuló (bevált) eljárás – valószínűsített talajtörési ellenállás, G melléklet
- A teherbírási képlet informatív mellékletben, a D mellékletben
új EN 1997 2. generáció
- Számításon alapuló tervezés – az analitikus és numerikus modellek külön nevesítve
- Előírásokon alapuló tervezés, angolul prescriptive rules: a szokáson alapuló eljárás utódja
- Vizsgálatokkal segített tervezés – terhelési kísérlet vagy modellvizsgálat alapján
- Megfigyeléses módszer, angolul observational method: önálló, szabályozott tervezési mód
- A teherbírási képlet az EN 1997-3 törzsszövegében, normatív rangon
Az Eurocode 2. generációja – mi változik?
A teljes szabványrendszer megújul: nem új szabványok jönnek, hanem mindegyik kötet új, egységesített kiadást kap, az EN 1990-től az EN 1999-ig (kb. 58 rész helyett kb. 100). Vezérelv a könnyebb használhatóság: egységes szerkezet, jelölés és fogalmak, kevesebb nemzeti választás. A 2. generáció hazai bevezetése 2027 végétől várható. Az EC7 két része helyett három lesz: szétválik, hogy mit igazolunk (EN 1997-1) és hogyan az adott szerkezetnél (EN 1997-3).
Most · 2 rész
- EN 1997-1 – Általános szabályok: ebben van minden szerkezet (síkalap, cölöp, támszerkezet, rézsű)
- EN 1997-2 – Geotechnikai tervezés talajvizsgálatok alapján
- A síkalapok teherbírási képlete informatív mellékletben, a D mellékletben
új 3 rész
- EN 1997-1 – Általános szabályok: alapelvek, biztonsági formátum, igazolási esetek
- EN 1997-2 – Talajjellemzők: feltárás, vizsgálatok, származtatott és karakterisztikus értékek
- EN 1997-3 – Geotechnikai szerkezetek: síkalapok, cölöpök, támszerkezetek, horgonyzás, rézsűk, töltések
A tervezés kiindulópontja: osztályba sorolás
Most · geotechnikai kategória
- Három kategória: egyszerű, szokásos és különleges, jelük GC1, GC2 és GC3
- A besorolás elsősorban tapasztalati, informatív útmutatás alapján
- A megbízhatósági osztály (RC) a szerkezet oldalán, ettől függetlenül jelenik meg
új geotechnikai tervezési osztály
- Következményosztály: CC1–CC4, a tönkremenetel következményei szerint
- Geotechnikai komplexitási osztály (GCC): a talajviszonyok és a terhelés összetettsége szerint
- A kettő együtt adja az osztályt (az angol szövegben: Geotechnical Category, GC1–GC3)
- Ez szabja meg a feltárás mértékét, az igazolás módját, az ellenőrzés és a felügyelet szintjét – síkalapnál azt is, kell-e süllyedésszámítás, és milyen részletességgel
Osztálymátrix – kattints egy cellára!
nemzetileg módosítható (NDP)Parciális tényezők
Most · MSZ EN 1990 + DA2
- Állandó teher: γG = 1,35
- Esetleges teher: γQ = 1,50
- A1 / A2 (hatások), M1 / M2 (anyag), R1 / R2 / R3 (ellenállás) tényezőkészletek kombinációja
- A magyar nemzeti választás a DA2: tényező a hatásokon és az ellenálláson van, a talajjellemzőkön nem
- Talajtörés: γR;v = 1,4
- Elcsúszás: γR;h = 1,1
új MFA vagy RFA, igazolási esetek
- Az alaptényezők nagyságrendje marad (γG = 1,35, γQ = 1,50), de belép a következményosztály szerinti módosító tényező
- A DA1/DA2/DA3 helyét az igazolási esetek (VC1–VC4) veszik át
- MFA – anyagtényezős, a tg φ′-re: γφ′ = 1,25
- MFA, a kohézióra: γc′ = 1,25
- MFA, a drénezetlen nyírószilárdságra: γcu = 1,4
- RFA – ellenállástényezős, teherbírás: γRN = 1,4
- RFA – ellenállástényezős, elcsúszás: γRT = 1,1
A használhatósági igazolás változásai
Most · MSZ EN 1997-1:2004
- A süllyedést „ha szükséges” kell számítani, a határértékek jó része informatív (H melléklet)
- Egyszerűsített eljárás: elegendő lehet a teherbírás igazolása kis igénybevételi szinten
- A megengedhető süllyedést a felszerkezet érzékenysége alapján a tervező veszi fel
új EN 1997-1/-3
- A süllyedésszámítás a magasabb osztályokban kötelező
- Nevesített kritériumok: süllyedés, süllyedéskülönbség, elfordulás, elcsavarodás
- Az igazolás jellemzően tényező nélküli (karakterisztikus) értékekkel készül
- Erősödik a felszerkezet és az altalaj kölcsönhatásának figyelembevétele
Sorba rendezés: talajvíz alá kerülő aluljáró alaplemeze
nincs egyetlen jó válaszA síkalapok talajtörési mechanizmusa
Ha egy alapra fokozatosan növekvő teher hat, az alatta lévő talaj egyre jobban összenyomódik. A teher–süllyedés görbén három szakasz különíthető el.
Rugalmas tartomány
Kezdetben a süllyedés a teherrel egyenesen arányos; állandó teher alatt a süllyedés megáll (ds/dt = 0).
Átmeneti tartomány
A benyomódás rohamosan nőni kezd. Függőleges és vízszintes szemcsemozgás is bekövetkezik, az alap szélei alatt plasztikus zónák alakulnak ki (ds/dt = állandó).
Képlékeny tartomány
Határozott csúszólap mentén talajtörés alakul ki: a terhelt felület elveszti alátámasztását, hirtelen süllyedés jön létre, a talaj az alaptest mellett felpúposodik (ds/dt → ∞).
A „törés” nem mindig következik be ugyanígy. A modellkísérletek (pl. Vesić) szerint a besüllyedési görbe jellege alapján három eset különböztethető meg:
- általános nyírási törés,
- helyi nyírási törés,
- benyomódás vagy más néven befúródás.
Hogy melyik dominál, az az alap geometriai méreteitől, azok arányától, a talaj fajtájától (szemcsés vagy kötött), valamint a talaj tömörségétől, illetve keménységétől függ. Az alábbi laborban mindhármat körbeforgathatod, és a csúszkákkal azt is kipróbálhatod, mitől vált át az egyik a másikba.
Törésimechanizmus-labor
Általános nyírási törés
Tre > 0,70
Tömör szemcsés talajban teljes, a felszínig kifutó törési felület alakul ki, a talaj felpúposodik. Szokásos körülmények mellett ez várható, az alaptest mellett egyik irányban. A teher–süllyedés görbén határozott csúcs van, kb. 0,05B süllyedésnél.
Helyi nyírási törés
0,35 < Tre < 0,70
Közepesen tömör szemcsés talajban a törési felület csak részben fejlődik ki, a felpúposodás nem szükségszerű. Nagyobb vasbeton lemezek és tornyok alatt mély csúszólap nem tud kialakulni, mert a dm-es süllyedések már előbb tönkreteszik az építményt. Ehelyett a szélek alatt, főleg puhább talajban, helyi nyírási törés jöhet létre. Jellemző süllyedés: 0,07–0,15B.
Benyomódás (befúródás)
Tre < 0,35
Laza szemcsés és puha kötött talajban törési felület nincs, esetleg csak a térszín süppedése jellemzi; a csúszólapok a talajmechanikában tárgyalt módon itt már nem értelmezhetők. Így nyomódnak a talajba a cölöpök is. Jellemző süllyedés: 0,15–0,20B.
Tre = (emax − e) / (emax − emin)
ahol e a talaj pillanatnyi hézagtényezője, emax és emin a laboratóriumban előállítható leglazább, illetve legtömörebb állapothoz tartozó hézagtényező. Az alapozási mélység növelésével a benyomódás felé tolódik a viselkedés: mélyebb alapnál ugyanaz a homok is inkább befúródik.
A merev, érdes alaptest alatti törési mechanizmust Prandtl (1920) írta le először fémek képlékeny benyomódására; Terzaghi 1943-ban alkalmazta a sávalapokra – ebből lett a teherbírási képlet. Vesić az 1960-as években végzett modellkísérletek alapján különítette el a három tönkremeneteli módot, és 1973-ban térképen ábrázolta, mikor melyik várható a relatív tömörség és a relatív mélység (D/B*, ahol B* = 2BL/(B + L)) függvényében. A tankönyvek szerint sekély alapnál általános nyírási törésnél a törőteher kb. 4–10 %-os, helyi nyírási törésnél és benyomódásnál kb. 15–25 %-os relatív süllyedésnél (s/B) alakul ki.
A törési mechanizmusból lesz a teherbírási képlet
Az általános nyírási törés mechanizmusára írta fel Terzaghi a sávalap törőfeszültségét: a csúszólap feletti talajtest súlya (szélességi tag), az alapsík feletti takarás (mélységi tag) és a csúszólap mentén működő kohézió (kohéziós tag) együtt tart ellen. Az MSZ EN 1997-1 szerinti alak:
R/A′ = c′·Nc·bc·sc·ic + q′·Nq·bq·sq·iq + 0,5·γ′·B′·Nγ·bγ·sγ·iγ
Önellenőrzés
Negyven állítás a teljes anyagból, egyenként, azonnali magyarázattal. A végén kevert sorrendben újrakezdheted.
Eredményeid ezen az oldalon
Összesen: – · Az eredmények csak ebben a böngészőben tárolódnak.