|  | ||||||||
|  | ||||||||
| | ||||||||
| | ||||||||
 |
 |
|
|
|
||
 |
 |
|
|||||||||||||||
Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
II félév
- féléves tanulmány
1. Az alapok csoportosítása, osztályozása
Az alapozásnak legáltalánosabban elterjedt osztályozása azon alapszik, hogy az alapot valamely felszínközeli, vagy pedig egy mélyebben fekvő talajrétegre építjük. Az első esetben síkalapról, a második esetben mélyalapról beszélünk.
Mélyalap fogalma:
Azt az alapot, amely a ráállított építmény tömegét külön teherközvetítő, támasztóelemekkel, szerkezetekkel egy mélyebben fekvő, teherbíróbb talajrétegre adja át mélyalapnak nevezzük.
A mélyalapok több típusa ismert, minden típuson belül több változat található. Ezért meglehetősen nehéz a mélyalapozási módok osztályozása az egyes átmeneteket nem lehet pontosan elhatárolni.
A mélyalapokat célszerűen három nagy csoportba soroljuk:
- &nb 131i89b sp; &nb 131i89b sp; cölöpalapozások,
- &nb 131i89b sp; &nb 131i89b sp; résfal alapozások
- &nb 131i89b sp; &nb 131i89b sp; kút és szekrényalapozások.
A cölöpalapozások további alcsoportokba oszthatók, az osztályozás alapját különböző szempontok képezhetik. A kivitelezési gyakorlatnak megfelelően két nagy csoportba sorolhatók:
- &nb 131i89b sp; &nb 131i89b sp; előre elkészített cölöpök lehajtással készített alapozás vagy más szóval előregyártott cölöpök
- &nb 131i89b sp; &nb 131i89b sp; helyben készített cölöpökből álló alapozás.
A résfalas alapozás az utóbbi időben terjedt el. Technológiái:
- &nb 131i89b sp; &nb 131i89b sp; hagyományos
- &nb 131i89b sp; &nb 131i89b sp; előregyártott.
A kút és szerkényalapozásokat négy nagy csoportba oszthatjuk:
- &nb 131i89b sp; &nb 131i89b sp; önsúllyal és próbateherrel süllyesztett nyitott kutak és szekrények
- &nb 131i89b sp; &nb 131i89b sp; légnyomásos módszerrel süllyesztett szekrények
- &nb 131i89b sp; &nb 131i89b sp; vékonyfalú kutak és szekrények
- &nb 131i89b sp; &nb 131i89b sp; úsztatott szekrények.
Adott esetben a mélyalapozás megfelelő típusának megválasztása nehéz és összetett feladat. A mélyalapozási módot elsősorban a talajviszonyok és a megengedhető süllyedések ismeretében lehet kiválasztani. A műszaki kérdések mellett a gazdaságosság is fontos szempont.
2. Cölöpalapozás:
A mélyalapozás legrégebben ismert és legegyszerűbb módja a cölöpalapozás. A cölöpök közvetítő elemek az alapra nehezedő terhelés és a teherbíró talaj között. Cölöpalapozást a hazai geológiai és talajadottságok mellet akkor alkalmazunk, ha:
- &nb 131i89b sp; &nb 131i89b sp; a teherbíró talaj mélyen van, de 20-30 m-nél nem fekszik mélyebben
- &nb 131i89b sp; &nb 131i89b sp; a közvetlenül az alapsík alatti talajrétegben kimosás, kiüregelődés vagy elcsúszás veszélye áll fenn
- &nb 131i89b sp; &nb 131i89b sp; a talajvíz magasan fekszik
- &nb 131i89b sp; &nb 131i89b sp; az építmény süllyedésre érzékeny nem eléggé merev
- &nb 131i89b sp; &nb 131i89b sp; az építmény nagy kiterjedésű és súlyos és különböző képpen terhelt részekkel rendelkezik
- &nb 131i89b sp; &nb 131i89b sp; a cölöpözéssel a talaj fajlagos teherbírását növelni tudjuk.
A cölöpalapozás a síkalaphoz képest jobban gépesíthető, élőmunka takarékosabb és időjárástól függetlenebb.
2.1. A cölöpalapok osztályozása
A cölöpöket többféle szempontból osztályozhatjuk:
- &nb 131i89b sp; &nb 131i89b sp; cölöp anyaga
- &nb 131i89b sp; &nb 131i89b sp; alakja
- &nb 131i89b sp; &nb 131i89b sp; készítési módja
- &nb 131i89b sp; &nb 131i89b sp; teherátadása és átvétele
- &nb 131i89b sp; &nb 131i89b sp; cölöp igénybevétele szerint.
A teherátadás módja szerint:
- &nb 131i89b sp; &nb 131i89b sp; függőleges nyomó vagy húzó erőt átvevő
- &nb 131i89b sp; &nb 131i89b sp; vízszintes terhet átvevő.
Támaszkodó vagy álló cölöp az, amely a rá jutó terhet - vagy ennek túlnyomó részét - a csúcson adja át a teherviselő rétegre.
A lebegő cölöp a köpenyfelületével érintkező talajrétegnek adja át terhének túlnyomó részét. Értelemszerűen ide sorolandó minden húzott cölöp. A vízszintesen terhelt cölöpök a teherbíró talajba való befogások által adják át a terhelést az altalajra.
Ha a körülmények megengedik, akkor az álló cölöp alkalmazására kell törekedni.
Anyaga szerint:
- &nb 131i89b sp; &nb 131i89b sp; fa
- &nb 131i89b sp; &nb 131i89b sp; beton
- &nb 131i89b sp; &nb 131i89b sp; vasbeton
- &nb 131i89b sp; &nb 131i89b sp; acél
- &nb 131i89b sp; &nb 131i89b sp; kombinált anyagú.
A fa cölöpözés a cölöpözés legrégebbi fajtája.
Betonból helyben készített cölöpöket késztenek. Legelterjedtebben a vasbeton cölöpök, amik lehetnek helyben készítettek vagy előregyártottak is. Az acélcölöpöket általában utólag betonnal töltik ki, de mással is lehet kombinálni.
Készítés módja szerint:
A cölöp lehet előregyártott és helyszínen készülő. Az előregyártott cölöpöket veréssel (öblítéssel), vibrálással, csavarással, vagy sajtolással lehet a talajba juttatni. A helyben készülő cölöp számára fúrással ( öblítéssel ), veréssel, robbantással, vibrálással lyukat állítanak elő, és azt betonozzák be.
A vert előregyártott cölöpök alkalmazása, akkor előnyös, ha a felső rétegek lazák, a verési ellenállás kicsi és a közbenső rétegek tömörítése számottevően növeli a teherbírást. A teherbíró rétegek helyzetének és vastagságának megbízható ismerete szükséges.
A helyben készült fúrt cölöpök alkalmazása akkor előnyös, ha:
- &nb 131i89b sp; &nb 131i89b sp; változó talajrétegződéshez kell a cölöpök hosszával alkalmazkodni,
- &nb 131i89b sp; &nb 131i89b sp; a cölöpcsúcs átmérőjének növelése vagy a betonnak az érdes talajfelülethez való döngölése által jelentős teherbírás érhető el,
- &nb 131i89b sp; &nb 131i89b sp; a nagy terhelések miatt nagy átmérő és nagy hosszúság szükséges,
2.2. Cölöpalapok tervezése
2.2.1. Cölöpteherbírás meghatározása.
A cölöpalapok teherbírásának meghatározásánál az esetek többségében az egyedülálló cölöpök teherbírásából indulunk ki.
Az építmény a cölöpökre legtöbbször függőleges vagy közel függőleges erőket ad át, ezért meg kell határozni a cölöp teherbírását adott függőleges terhelés, talajrétegződés, valamit cölöpátmérő esetén. A cölöp terhének fokozatos növelése folyamán a talaj összenyomódik, függőleges illetve oldalirányú elmozdulások következnek be. Kis terhelésnél a cölöp süllyedése a terheléssel egyenese arányos. Ezt a terhelési fázist az összenyomódás fázisának nevezzük, amely a rugalmassági tartományban van. A terhelés növelésével plasztikus alakváltozások jönnek létre, és ha a terhelés egy bizonyos küszöbértéket meghalad folyás jellegű alakváltozás következik be. Az összenyomódás sebessége állandó terhelés esetén nem csökken, hanem állandó marad és az oldalirányú kitérés is jelentőssé válik. A cölöp törőterhe az a teher, aminek kis mértékű növelésekor a cölöp teherbírása akár anyagának tönkremenetele, akár a talaj nagymértékű alakváltozása miatt megszűntnek tekinthető, vagyis törési alakváltozás fázisába kerül a talaj.
A cölöp teherbírásának meghatározása három módszerrel történhet:
- &nb 131i89b sp; &nb 131i89b sp; statikus képlettel,
- &nb 131i89b sp; &nb 131i89b sp; dinamikus képlettel,
- &nb 131i89b sp; &nb 131i89b sp; próbaterheléssel.
Statikus képletek:
Caquot- Kreisél módszer:
A cölöp teherbírását két tagból építik fel a szokásos módon a csúcsellenállásból és a köpenysúrlódásból. A csúcsellenállást a logaritmikus spirális csúszólapot feltételező teherbírási elmélet alapján számítja, így a teherbírás:
P=Pcs+Pp
Szemcsés talajban a csúcsellenállás:
Pcs=F*q*Nt
Ahol:
F- a cölöp keresztmetszeti területe,
q- a geosztatikai nyomás,
Nt- teherbírási tényező értékei, melyre számítható:
min Nt=tg2(45+j/2)*eptgj*(1+0,32tg2j
max Nt=e2,228ptgjj
A köpenysúrlódás a következő képletből számítható:
Pp=h*r*g/2*K*f
Ahol:
h- a köpeny teherbíró talajjal való érintkező hossza,
r- a talaj térfogatsűrűsége,
K - a cölöp köpenyfelülete,
F - a köpenysúrlódási teherbírási tényező.
Kötött talajban a csúcsellenállás, ha j¹
Pcs=f*(c/tgj*(Nt-1)+q*Nt)
Kötött talajban a köpenysúrlódás:
Pp=h*r*g/2*K*f+K*f+K*c*(1+sinj)e(p j)*tgj
Meyerhoff méretezése:
A cölöpteherbírást Meyerhoff is két tagra bontja a csúcsellenállásra és a köpenysúrlódásra. A csúcsellenállást az alábbi képlettel javasolja meghatározni:
Pcs=(c*Nc+l j g*h*Nc)*F
Ahol:
F-a cölöp keresztmetszeti területe,
c-a csúcs környezetében levő réteg kohéziója,
l -földnyoási tényező a csúcs környezetében,
j - a talaj térfogatsűrűsége a csúcs környezetében,
h- a cölöpcsúcs síkja a térszín alatt.
Nc és Nt tényezők grafikus útón határozhatók meg.
A köpenysúrlódás:
Pp=k*f
Ahol:
f - a köpenysúrlódási tényező.
A Meyerhoff-féle módszert elsősorban szemcsés talajban álló cölöpök teherbírásának meghatározására lehet eredményesen felhasználni.
Berezancev módszere:
A cölöpök törőteherbírását a térbeli feszültség-állapot alapján határozza meg. A levezetésnél a tengelyszimmetrikus feszültség állapotból indul ki. a cölöpcsúcs alatt a törőfeszültség:
st=A*r*g*D+B*q
ha r r', akkor
st=h*r*g+(A*D/h+B*a)=h*r*g*Nt
A csúcsellenállás:
Pcs=F*st =F* (A*r*g*D+B*a r'*g*h)
Ahol:
r' - a cölöpcsúcs fölött felső rétegek térfogatsűrűsége,
h - a cölöpcsúcs mélysége,
D - a cölöpátmérő,
A, B - tényezők,
a - nevezetlen tényező.
Az A és B tényezők meghatározása
A köpenysúrlódást valamely szokásos módszerrel kell meghatározni. Ezek az elméletek azt feltételezik, hogy a cölöp teherbírásában szerepet játszó tényezők a köpenyfelület menti elcsúszáskor keletkező súrlódás, és a csúcs behatolásakor fellépő benyomódás egyidőben úgy lép fel, mintha mindkettő maximális értékű lenne.
A valóságban a köpenyfelületen való elcsúszás és a csúcs alatti talajtörés egymástól eltérő folyamatok, és csupán az elmozdulás közös, mely ezeket, mint ellenállás létrehozza.
A csúcs alatt bekövetkező talajtörést a köpenysúrlódás, a köpeny mentén fellépő súrlódás nagyságát pedig a csúszóellenállás, és a talajtörés befolyásolják.
Kézdi szerint a cölöp egységesnek tekinthető elmozdulásával kiváltott köpenysúrlódásnál az egységes elmozdulás más alakváltozási törvénnyel fejezhető ki. Kimutatta, hogy ezen összetevők értéke és egymáshoz való aránya a cölöp méretétől, hosszától az elmozdulás, vagyis a teher nagyságától függően is állandóan változik.
Az elméletek alapja, hogy a cölöp teherbírása arányban kell álljon azzal a munkával, amelyet a talajba való beverésre fordítunk. Csak a verés útján bevitt cölöpökre alkalmazhatók és csak a beverés utána kapunk eredményt, előzetes tervezéshez nem használhatók fel. A verési képletek használhatóságát a talajviszonyok nagymértékben befolyásolják, laza szemcsés talajokban a verési képletek aránylag használható eredményt adnak, de kötött talajokban nem alkalmazhatók.
Hiley-féle verési képlet szerint a cölöp
törő teherbírása a következő:
Ahol:
h - a cölöpverő hatásfoka,
h - a kos ejtési magassága,
q - cölöp tömege,
Q - a verőkos tömege,
e - a cölöp utolsó ütéssorozatra történő behatolása,
c1 - a verősapka összenyomódási értéke,
c2 - a cölöp betonjának összenyomódása,
c3 - a talaj rugalmas összenyomódási értéke,
h1 - verési rugalmassági tényező.
Vízszintes erővel terhelt cölöpök méretezése:
Gologkov szerint a merev befogott cölöpfej esetén a cölöp által felvehető legnagyobb vízszintes erő:
Csuklósan támaszkodó cölöpfej esetén:
Ahol:
l - a cölöp befogási mélysége,
u -a cölöpfej vízszintes elmozdulása,
a - talajellenállási tényező.
Húzott cölöpök méretezése:
A tengely irányú húzásra igénybevett vert cölöpök teherbírása elsősorban köpenysúrlódásból és a cölöp tömegéből tevődik össze.
Ahol:
u - a cölöp kerülete.
A cölöpök kihúzásához a csúcsból kiinduló passzív földnyomási síknak ki kell szakadnia, ezért a cölöp súlyához a kiszakadó földkúp önsúlyát is hozzászámíthatjuk:
Cölöpteherbírás számítása szondázással
A statikus és a dinamikus szondázási eredményeket használhatjuk fel. a törő erő meghatározására alkalmas általános képlet:
Ahol:
R - a szonda csúcsellenállása,
F - a szondacsúcs felülete,
f - a palástsúrlódás nagysága,
K - a köpeny felülete,
ti - egyes rétegek vastagsága,
n1 - biztonsági tényező ( n1=2,5-4,0 )
n2 - biztonsági tényező ( n2=1,0-1,2 )
Cölöpcsoportok teherbírása:
A cölöpalapok több cölöpből állnak, a cölöpöket általában csoportosan fejlemezzel fogják össze, vonalas jellegű építménye alátámasztására a cölöpöket egy, két vagy három sorban helyezik el. A cölöpcsoportok próbaterhelése igen költséges ezért a cölöpalapozások teherbírását jól lehet kisminta kísérletek tanulmányozni. A határteherbírásnak megfelelő terhelés esetén az egyes cölöpök mindig kevéssé süllyednek, mint a cölöpcsoport azonos körülmények között.
2.2.2. Cölöpök és cölöpalapok süllyedése
A cölöpök és cölöpalapok süllyedésének meghatározására irányuló vizsgálatokat három csoportba oszthatjuk:
- &nb 131i89b sp; &nb 131i89b sp; rugalmasságtani elméleteken alapuló eljárások,
- &nb 131i89b sp; &nb 131i89b sp; gyakorlati számítási módszerek,
- &nb 131i89b sp; &nb 131i89b sp; empirikus meghatározási módok.
A rugalmasságtani elméleteken alapuló eljárások abból indulnak ki, hogy a cölöpcsúcs által a talajnak koncentrált erőt adunk át és az ezáltal bekövetkező süllyedést kívánjuk meghatározni. Ha a cölöpcsúcs síkjában a cölöp által a talajra átadott fajlagos terhelés p és a cölöpalap szélessége B akkor a süllyedés:
Ahol:
Ia - alaki tényező,
m - Poisson tényező,
E - talaj rugalmassági modulusa.
Négyzet alak esetén a cölöpöket összefogó rugalmasnak tekintett lemez középpontjának süllyedése:
Átlagos süllyedés:
Gyakorlati számításai módszerek alapján történő süllyedésszámítás szerint a cölöpalapot tömbalappal helyettesíthetjük és a számítást síkalapoknál szokásos módszerekkel végezhetjük el. A tömbalapba beletartoznak a cölöpök, az általuk közrefogott talaj is.
2.2.3. Cölöprácsok
Ha egy építményt cölöpökre alapozunk a cölöpfejeket egy összefogó lemezzel vagy gerendázattal, úgynevezett cölöpráccsal kötjük össze, és erre állítjuk az építményt. A tömb vagy rács feladata az építmény terhének a cölöpökre való elosztása, minden cölöp lehetőleg egyforma süllyedésének biztosítása, és az egyes cölöpök oldalirányú eltolódásainak megakadályozása. A cölöpfejek az összefogó rácsba vagy csuklósan vannak bekapcsolva vagy be vannak mereven fogva. Ha a rács közvetlenül a talajon fekszik, vagy a talajba be van süllyesztve, akkor mélyen fekvő cölöprácsról, ha szabadban álló cölöpökön helyezkedik el, akkor magasan fekvőnek nevezzük.
Előregyártott cölöprács szerkezete
Előregyártott rács szerkezeténél a cölöpök 100-120 cm-rel érnek a térszín fölé. A végüket pontosan bemérik vízszintes síkban, azonos magasságig levésik, vagy felbetonozzák. Ezután betonozzák rá a fejelemeket.
2.3. Cölöpalapok építése
2.3.1. Előregyártott cölöpök szerkezete
Fa cölöpöket főleg ideiglenes szerkezetekhez, állványokhoz használnak. Véglegesen csak akkor, ha állandóan víz alatt lehetnek. Anyaga általában fenyő kivételes tölgy. Vas cölöpöket elsősorban akkor használnak, ha az állványozása jelentős akadályokon kell áthatolni. Végleges beépítésükre csak különleges estekben - erősen agresszív vízben - szokott sor kerülni.
Vasbeton cölöpök előnyös tulajdonságaik miatt a leggyakrabban használt cölöpök. Előnyeik: tartósság - amit nem befolyásol a talajvíz ingadozása, a viszonylag nagy teherbírás és az, hogy általában nehéz verési körülmények között is alkalmazhatók. Hátrányuk a nagy tömegük, ami a kezelésüket, szállításukat, verésüket megnehezíti valamit agresszív talajvíz esetén csak külön védelemmel használhatók. Ezért hosszuk 10-12 m-nél nem lehet nagyobb. Viszonylag kis húzószilárdságuk miatt többször nem használhatók fel. ezért kizárólag végleges rendeltetésű cölöpöket készítenek vasbetonból. Ahhoz betéteket a szállítás, emelés közben a cölöp tömegéből keletkező hajlításra kell méretezni, a kengyelezés pedig a verés közben felépülő keresztirányú húzás felvételére szolgál. Ez az igénybevétel nem számítható, ezért a kengyelezés gyakorlati tapasztalatok alakul. A hosszbetétek nem végződhetnek kampóban felettük 3-4 cm betontakarás legyen. A cölöpök szürkevas öntvény saruval, acéllemez saruval vagy öntöttacél saruval készülnek.
Vasbeton cölöpök különböző csúcskiképzése
Az acélbetétek elrendezésének elvei
Alkalmazhatók feszített vasbeton cölöpök is. A feszítés célja az, hogy a beton keresztmetszetében előzetesen olyan mértékű nyomást hozzanak létre, hogy a későbbiekben, amikor a hajlításból a szerkezeti elemben húzófeszültség keletkezne a nyomófeszültség csökkenjen és jeltős húzás ne keletkezzék. Alkalmaznak üreges feszített cölöpöket, melyeknél jelentős beton megtakarítás érhető el, a teherbírás csökkenése nélkül megjegyzendő azonban hogy az előregyártás bonyolultsága miatt ezek a cölöpök drágák.
2.3.2. Cölöpök fajtái:
Hidraulikus vezérlésű fúrógép készíti. A 88 cm átmérőjű, speciális béléscsövet nyomja talajba, ide-oda forgatja, és úgy emeli ki a csöven lévő talaj. A furat kitisztítása után azonnal bebetonozzák, fokozatosan visszahúzzák a béléscsövet ide-oda forgatva, fel-le mozgatva. A cölöp felső végébe, 3-4 m hosszon acélbetéteket helyeznek még akkor is, ha egyébként a cölöp többi része vasalatlan. Ez szolgál a cölöp és rá kerülő építmény összekapcsolására.
40 m mélység is elérhető.
BENOTO cölöp készítése
52 cm külső átmérőjű, 30 mm falvastagságú, 13 m hosszú (toldható) béléscső és speciális ejtő-döngölő tartozik hozzá. A béléscsövet kb. 1 m magasra földnedves betonkeverékkel töltik meg. Azt kb. 3 t tömegű kos kb. 50 cm-és ejtegetésével addig tömörítik, amíg az ütések hatására kezdi magával húzni a béléscsövet. Az ejtési magasságot fokozatosan 4m-re növelik és így a teherbíró rétegig űzik a csövet, miközben a betondugó kizárja talajvizet. A kívánt mélység elérése után kiverik belőle a betont. Ha már csak 30-40 cm beton van a csőben, új betonadagokat juttatnak belé, a béléscsövet pedig fokozatosan visszahúzzák.
Előnye, hogy nem vízben készül a beton, a bedöngölt beton nagyon nekifeszül a talajnak, így a beveréskor már amúgy is tömörített talaj tovább tömörödik, a cölöp oldalfelülete pedig rendkívül egyeletlen érdes lesz és ezek miatt nagy lesz a köpenysúrlódás.
Cölöpcsoportok készítésekor ügyelni kell a sorrendre, nehogy frissen betonozott cölöpök környezetében dolgozzon a gép, mert a durva igénybevétel könnyen tönkre tehetné őket. A teherbíró réteg nagyobb mélységben - 8-18 m - jól tömöríthető függetlenül a talajvíz mélységétől.
Cölöpök kivitelezése során a környezetre jelentős dinamikus hatás érvényesül, ezért beépített területen csak megfelelő biztonsági előírások betartása mellett alkalmazható.
Franki cölöp készítése
A maximálisan 10 m hosszú, 368 mm külső átmérőjű, fent légtartállyal kiegészített béléscsövet vibrátorral hajtják a talajba. Egy bizonyos mélység elérése után a vezérgépdaru kiemeli a talajból a csövet és a belészorult talajmagot. Ezalatt a furat fala megtámasztás nélkül áll, ezért omlékony talajban, vagy a felszínt is elborító víz jelenlétében nem használható. A kiemelt csőből sűrített levegővel lövik ki a magot. A folyamatot a teherbíró réteg eléréséig ismétlik. Ezek után a cső végére egy végleg bennmaradó csúcsot erősítenek, majd vibráció és sűrített levegő alkalmazása mellett fokozatosan bebetonozzák a furatot.
Vuis cölöp készítése
Olasz gyártmányú cölöpöző. A lehajtás közben tixotróp zaggyal megtámasztott furatot dob fúróval szükség esetén vésővel és markolóval emelik ki. A rudazat forgatásával ez marja le a furat alját, a talaj pedig az acél hengerben gyűlik össze. Ha megtelet a rudazatot felhúzzák, s a fúró a fenéklemez kinyitásával kiürítik. Ezzel a módszerrel puha agyag, iszap, homok és homokos kavics termelhető ki.
Az így készített 60-150 cm átmérőjű maximálisan 32 m hosszú cölöpök megengedhető terhelési igénye igen nagy lehet.
Soil Mec cölöp készítése
A célgéppel 400, 600, 800 mm átmérőjű, de legfeljebb csak 3 m mély cölöpök készíthetők. Ezek a béléscső nélkül fúrt cölöpök a síkalapozást helyettesíthetik. Az aláfúrt rétegek önmagukban elég állékonyak kell hogy legyenek. A felaprózódott és a menetekbe került talajt a fúrószár visszahúzásával emelik ki, és forgatással szórják le a furat köré. Az üreg alját kézi döngöléssel betömörítik, majd bebetonozzák. A rövid cölöpök teherbírása 300-500 kN. A cölöpök együttdolgozása és a terhek elosztása végett koszorúgerendákkal kell összefogni a cölöpfejeket.
Alakjuk vagy készítési módjuk szempontjából térnek el az eddig említett cölöpfajtáktól.
Csőcölöpök előregyártott vasbeton cölöpök, csőcölöpként és üreges kialakításával is készülhetnek. Az anyagmegtakarítás mellett a leverésükre fordított munka is kisebb, mint a tömör változatoké. Hátrányuk a körülményesebb gyártás. Cölöpöknél a verés során a cső alsó részén betüremlő talaj kemény dugóvá tömörödik, és lehetővé teszi a teherátadást a cölöpök alsó síkján. A hosszbetétek készíthetők elő és utófeszítéssel is. A cölöpök nagyobb hajlítási igénybevételeket bír el, vízszintes erőkkel is igénybevett cölöpcsoportoknál előnyösen használható.
Az úgynevezett injektor cölöp hossztengelyében acélcsövet betonoznak be. A cölöp leverése után ezen keresztül szilárdító anyagot sajtolnak csúcs környezetébe, az így megnövekedett átmérőjű csúcs nagy teherbírást biztosít.
Injektor cölöp
A Mega rendszerű cölöpök 60-80 cm előregyártott darabokból állítják össze. Ezeket hidraulikus sajtóval nyomják be a talajba, a már meglévő de megerősítésre szoruló épület alapjai alá. A Mega cölöp 25*25, 30*30 cm oldalméretű 60-80 cm hosszú derékszögű hasáb alakú, előregyártott vasbeton elemekből áll. ezek véglapjaikon támaszkodnak egymásra, egy-egy bebetonozott acélcső illetve acéltüske biztosítja csatlakozásuk központosságát és relatív mozdulatlanságát.
Mega cölöp besajtolásának menete
Gúla alakú galléros és talpas cölöp löszös talajban használják. Viszonylag kis hosszúságban 2,5-5 m készítik, és vibrálással hajtják le.
Csavartárcsás cölöpök két részből állnak, a cölöpszárból és a csavarmenetes kiképzésű csúcsból. A csavarmenetes rész lehet acélöntvény vagy hegesztett acéllemez-szerkezet. A csavarmenetes rész készülhet üregesen is, többnyire betonnal töltik ki. csavar cölöpöket kézzel is a talajba lehet juttatni. Előnyös beépített területen.
Kellő mélységbe történő leverés után a cölöp talpa alá kiszélesített betontalp, gombafej készíthető. Ez az eljárás a cölöpök teherbírását 20-60%-kal is megnövelheti.
Gombafejű cölöp
A robbantásos cölöpnél a cölöpözés kétféleképpen történhet.
Az egyik belül üregesen kiképzett előregyártott vasbeton cölöpöt verünk le a talajba, ezután az üregen keresztül a cölöpcsúcsba robbanó töltetet helyezünk el, azt felrobbantjuk, majd a keletkezett üreget betonnal töltik ki.
A másik (állékony talaj esetén) furással lyukat állítanak elő, és ennek alján végzik el a robbantást. És ezután betonozzák ki. az eljárással a hagyományos vert vagy fúrt cölöp teherbírása 30-60%-kal növelhető.
A visszanyert köpenycsövű fúrt cölöpök. A furat előállítása után egy kisebb átmérőjű injektáló csövet helyeznek a cölöp tengelyébe, majd betöltik a beton adalékvázát, 4-5 bar nyomáson besajtolják a beton adalékvázát kitöltő habarcsot. Előnye az igen jó teherbírás.
Hasonlóan készülnek a Colcrét cölöpök is azzal a különbséggel hagy a köpenycső visszahúzását vibrálással könnyítik, egyúttal a betont is tömörítik.
Prepakt cölöp készítése
Kis átmérőjű fúrt cölöpök csoportjába tartozik melynek átmérője 10-15 cm. Lehajtott béléscsöveket a béléscső fokozatos kihúzása mellett kibetonozzák, miután egy acélszálat már beleállítottak. Jól lehet vele a terhelés változásához alkalmazkodni mind száraz mind talajvíz alatti körülményekhez. Alkalmazható önálló alapként, de alapok megerősítéséhez is.
Mikro cölöp készítése
A tárcsa átmérője 60, 80, 100 cm lehet, a dugóalap maximális mélysége 6,5 m. először behajtják a spirál tárcsát a megfelelő alapozási síkig. A spiráltárcsa szára lyukas, utána a tárcsa egyidejű felhúzásával betont préselnek megfelelő nyomással egy nyíláson a tárcsa alá, ezáltal dugószerűen a tárcsával a talaj felemelkedik, kiszakad és a kész betonnal töltött furatba behelyezhető a vasszerelés.
Dugó alap készítése
3.1. Alkalmazási lehetőségek
A kút és a szekrényalapokat süllyesztett alapoknak is nevezik. Az alaptestet határoló kút illetve szekrényszerkezetet a felszínen készítik el, majd lesüllyesztik a tervezett mélységre. A kútalap, mint zömök álló cölöp több helyen támasztja alá az építményt. A szekrényalap alakja egyező az építmény alakjával, lényegében megegyezik a kút alapozással csak keresztmetszet nagyobb. A szekrény lehet alul felül nyitott munkakamrás, vagy alul zárt úsztatott. A munkakamrás szekrényeket légnyomásos módszerrel süllyesztik le. A kút és szekrényalapozás lehetővé teszi, hogy az építési munka jelentős részét a felszínen végezzék el.
3.2. Kút és szekrényalapok szerkezete anyaga
Vannak fa, tégla, acél, monolit beton illetve vasbeton és előregyártott illetve vasbeton anyagú műtárgyak. Acél szerkezetű süllyesztett szekrényeket és kutakat elsősorban tengeri kikötők tengeröblök, pillérek, aknák, világító tornyok alapozásának alkalmazzák.
Előregyártott elemekből épített kutakat kisebb átmérők esetén teljes gyűrűket készítetek. Nagy átmérőjű kutakat és szekrényeket alkalmas tüskéket helyeznek. Az építési idő csökkenthető.
Szekrény és kút alapoknál alaprajzi szempontból 3 fő típust különböztetünk meg.
- &nb 131i89b sp; &nb 131i89b sp; kör vagy szabályos sokszög,
- &nb 131i89b sp; &nb 131i89b sp; négyszög alaprajz,
- &nb 131i89b sp; &nb 131i89b sp; kombináltalaprajz.
A köralap a legkedvezőbb. Az alapterület és a köpeny felület viszonya szempontjából, mert legkisebb a falfelület és legnagyobb az alapterület, melynek közvetítésével a kút a rá ható terhet a talajnak adja át. Négyszög alaprajz esetén az oldalak aránya 1:1, 1:3 között legyen.
Kút és nyitott szekrényalapok két fő része a vágóélkoszorú és a köpenyfal. A vágóél alaptípusai:
- &nb 131i89b sp; &nb 131i89b sp; vasbeton,
idomacélra erősített,
- &nb 131i89b sp; &nb 131i89b sp; pótvágóél.
Szerepe kettős, biztosítja a talajba való benyomódást, a talaj vágását, megakadályozza a külső talaj benyomódását. Vágóelkoszorú anyaga a vasbeton. A köpenyfal viseli a külső erőhatásokat, és tömegével biztosítja a lefelé ható erők megfelelő nagyságát. A legkedvezőbb geometriai alak a körhenger, mert a súrlódási felület az alapterülethez viszonyítva a legkisebb. Kedvező az alsó fenéklemez megtámasztása. A köpenyfal gyűrű alakja statikai szempontból kedvező. A földnyomás eloszlása egyenletes. A szekrények és kutak a süllyesztés közben kapják a legnagyobb igénybevételt. Ha szükséges merevítő szerkezetet is kell építeni, köpenybe be kell kötni az alsó síkja 1 m-re legyen a vágóél fölött. A kút és a nyitott szekrény belsejét sovány betonnal vagy bevibrált homokos kaviccsal töltik ki, felül betonnal zárják le. Az egyenletes teherátadás érdekében és a süllyedéskülönbség elkerülése végett a kutakat felül együttdolgozást biztosító szerkezettel zárják le.
Felülről zárt szekrény kialakítása
3.3. Kút és szekrényalakok tervezése
A kút és szekrényalapok méretezését ha pontosabb eljárást nem alkalmazunk süllyesztett síkalapként végezzük. Pontosabb eljárás esetén a következőket kell figyelembe venni: kút és szekrényalapok tervezésénél a méretezésnél két állapotot kell megvizsgálni. Végleges és az építési állapotot.
Ha az alapozás helyén, gazdaságosan elérhető mélységben nincs összenyomhatatlan talaj, akkor a süllyesztéssel elért mélységet a szekrényalap terhelt állapotának süllyedése alapján lehet megállapítani. Méretezéskor feltevések alkalmazhatók:
- az alap alatt az ágyazási tényező konstans,
- &nb 131i89b sp; &nb 131i89b sp; az vízszintes irányú ágyazási tényező arányos a mélységgel
- &nb 131i89b sp; &nb 131i89b sp; az alapozás alsó síkjában átadható súrlódási erő maximális értéke:
f - az alaptest és a talaj közötti súrlódási tényező,
V - függőleges teher.
A függőleges cf és vízszintes cv ágyazási tényezők aránya az alapozás síkján:
A számítás menete:
Meghatározzuk a lefele ható függőleges erőt, a terhelő erőkből levonjuk a súrlódás értékét, majd meghatározzuk a forgáspont t0 koordinátáját.
Ahol:
c - az alaptest alsó élén a függőleges és vízszintes irányú ágyazási tényezők hányadosa,
r =t2/3
r =t3/12
m=b3/12
H - a vízszintes erők vízszintes komponense,
h - a vízszintes komponens karja,
P - a külső erők függőleges komponense,
e - a függőleges komponens külpontossága,
b - az alaptest szélessége,
t - az alaptest mélysége.
Függőleges és vízszintes erőkkel terhelt kútalap
Kiszámítjuk
a köpenyen keletkező vízszintes irányú feszültséget, az alapozás síkján
létrejött súrlódást. A vízszintes feszültség maximumának helye.
A köpeny talpvonalán az A pontban a vízszintes feszültség:
az x mélységben a köpenyben kialakult feszültség:
ahol:
cv - a vízszintes irányú ágyazási tényező az alaptest alsó síkjának alsó mélységében,
d - szögelfordulás a forgáspontban,
s - az alaptest hossza.
A súrlódási erő:
A Dy a gerenda felső síkján:
Az alapozás alatt keletkező feszültségek:
Méretezésen kívül felúszásra is ellenőrizni kell.
Építéskor keletkező terhek más jellegű igénybevételeket ébresztenek, mint a végleges állapotban lévő terhek. Külön ellenőrizni kell:
- &nb 131i89b sp; &nb 131i89b sp; a süllyesztendő műtárgyra ható erők meghatározásával,
- &nb 131i89b sp; &nb 131i89b sp; szerkezeti elemek méretezésével.
Süllyesztendő műtárgyra a következő erők hatnak.
- &nb 131i89b sp; &nb 131i89b sp; tömeg és pótteher,
- &nb 131i89b sp; &nb 131i89b sp; földnyomás,
- &nb 131i89b sp; &nb 131i89b sp; köpenysúrlódás,
- &nb 131i89b sp; &nb 131i89b sp; vágóélreakció,
- &nb 131i89b sp; &nb 131i89b sp; víznyomás és felhajtóerő,
- &nb 131i89b sp; &nb 131i89b sp; kiüregelődésből, egyenlőtlen süllyedésből, ferdülésből keletkező terhek.
Az erők között a következő aránynak kell lennie:
Ahol :
G- a süllyesztendő műtárgy tömegereje,
P- pótteher,
åS- a süllyesztésre hatók erők összegzett értéke.
Kör alakú kutat és kis oldalhosszúságú szekrény köpenyfalára kisebb földnyomás hat, mint azonos mélységben lévő végtelen hossz vonalas műtárgy azonos hosszúságú szakaszára. A gyakorlatban a fajlagos aktív földnyomással lehet számolni:
Ahol a kohéziós tagot a biztonság javára elhanyagoljuk.
A köpenysúrlódás fajlagos értéke:
A vágóélreakció függőleges komponensének nagysága a vágóélre ható függőleges teherrel azonos:
A vágóél vízszintes felülete alatt a talaj feszültsége a törő feszültséggel azonos:
A vágóélre ható vízszintes erő.
Ahol:
a - a vágóél ferde levágásának a függőlegestől mért hajlásszöge,
d - a vágóél és a talaj közötti súrlódási szög,
st - törőszilárdság.
A víznyomás és a vízfelhajtóerő számításánál a várható maximális vízszintet kell figyelemben venni.
Vágóél reakciók eloszlása
3.4. Légnyomásos mélyépítési munkák
A mélyépítési feladatoknál gyakran kell a talajvíz szintje alatt emberi közreműködéssel munkát végezni. Ehhez szükséges, hogy a vizet a zárt térből eltávolítsuk. Erre alkalmas a légnyomás. Mindig használható, ha a vízmélység nem nagyobb 35 m-nél. Vagyis 3,5 atmoszféránál nagyobb túlnyomást nem kell fenntartani a munkatérben. Előnyös:
- &nb 131i89b sp; &nb 131i89b sp; laza folyós rétegben,
- &nb 131i89b sp; &nb 131i89b sp; meglévő építmények közelében,
- &nb 131i89b sp; &nb 131i89b sp; nyílt vízben, mederfenéken kell alapozni,
- &nb 131i89b sp; &nb 131i89b sp; nagymélységű aknáknál.
Előnye hogy a földet szárazon lehet kiemelni. Hátrányai az emberi szervezetre káros.
A munkakamra belső magassága legalább 220 cm legyen. A munkakamrába elektromos vezetékek, víz, lég és zagyvezeték van. Oldalfalaira a talaj ellenállása, a külső föld és víznyomás valamint a belső légnyomás hat.
Köpenyfal és őrfal feladata a munkakamra fölötti építési terület szárazon tartása. A köpenyfal az átlagos vízszintig épül. Ideglenes őrfalakkal egészítik ki. a szabad levegő és a túlnyomás alatt álló munkatér között légzsilip biztosítja az összeköttetést. Az aknacső felsővégén a légzsiliphez alul szekrény födémébe épített aknacső támhoz csatlakozik.
Gépi berendezések részei: erőgép, légsűrítő, légkazán, olajszűrő. Légvezetékek. Az építés fázisai:
- &nb 131i89b sp; &nb 131i89b sp; szekrény megépítése,
- &nb 131i89b sp; &nb 131i89b sp; leeresztése,
- &nb 131i89b sp; &nb 131i89b sp; lesüllyesztése.
Köpenyfal és őrfal kialakítása
Találat: 10744
