A mélyalapozások sajátossága, fajtái, története

A mélyalapozások az épületek terheit közvetítő elemekkel - kút, szekrény, cölöp - adják át a mélyebben fekvő teherbíró talajrétegre.

Változatai:- kút- és szekrényalapozások,- cölöpalapozások,- résfalas alapozás.

A mélyalapozások története egyidős az építés történetével, már az ókorban is ismerték. A középkorban hídépítéseknél a mederfenékre készített kőszórásra építettek támaszkodó pilléreket, később cölöpalapozást alkalmaztak és megjelentek a süllyesztő-szekrények is. Teherviselő süllyesztőszekrényre először az angolok építettek vasúti hidat. A fából, acélból, kőből majd betonból, vasbetonból készített süllyesztő-

szekrényeket mérnöki létesítmények alapozásához használták.

• Épületlapozásra először 1840 körül, Berlinben használtak kutakat.

• A kezdetekkor a talaj fejtése kézi módszerekkel (bödönökkel, kapákkal) történt, később légnyomással (Loire-völgyi szénbányák: 1839-41), nyomás alatti vízsugárral (Mississippi-híd: 1887).

• 1846-ban találták fel a cölöpverőt, aminek következtében a süllyesztőszekrényes alapozás egyre inkább háttérbe szorult. A XIX. században 10 - 12, esetenként 20 méteres cölöpöket tudtak készíteni, de a század második felében épült Nantes-i Loire-híd már 30 méteres cölöpökre támaszkodott. A század végén Kolumbiában 50 cm átmérőjű, 40 m hosszúcölöpöket építettek be.

• A mélyalapozások legfiatalabb változata a résfal, melyet eleinte munkagödör-lehatárolásra használtak, s csak az utóbbi három évtizedben terjedt el alapozási szerkezeteként való alkalmazása.

• Magyarországon 1857-ben a szegedi Tisza-híd légnyomásos alapozással készült. A Margit-híd 1872-76-ban négyszög alaprajzú szekrényalapokra épült.

Kút- és szekrényalapozás

A két alapozási mód közös vonása, hogy mindkettő süllyesztéssel készül. A különbség abban van, hogy

- a kútalap az építményt pontonkénti támasztja alá,- a szekrényalap épületméretű, teljes felületre kiterjedő

alépítmény.A készítés módja szerinti változatok:

- önsúllyal, pótteherrel süllyesztett (nyitott),- légnyomásos módszerrel süllyesztett (munkakamrás),- vékonyfalú (vibrálással, sajtolással lejuttatott), valamint- úsztatott (élővízben végzett) kút- és szekrényalapozás.

Alkalmazásukra sor kerül:

• könnyen kotorható altalajban, kemény (szikla) teherbíró réteg felett, amikor cölöpözés nem készíthető,

• erősen vízáteresztő, durva szemcsés talajban, ahol a vízzárás csak nehezen biztosítható, de lehet szivattyúzni,

• vízdús finomszemcséjű talajban, ahol nem lehet szivattyúzni,

• nagymélységű alapok esetében, ha a talaj könnyen kotorható, vagy zagy alakjában szivattyúzható,

• munkagödör-lehatárolásra, ill. térszint alatti építmények kialakítására (nagyméretű szekrényalapok esetén).

A kút- és szekrényalap részei:

• a vágóél és vágóél-koszorú, melyek feladata a talajrétegek átvágása, egyenlőtlen felfekvés esetén a teherelosztás (minél szilárdabb a talaj, annál hegyesebb, annál merevebb, de általában nem hegyesebb 35 foknál)

• a köpenyfal, mely földnyomásra, víznyomásra, süllyesztési igénybevételekre méretezett szerkezet (alakja henger; a talaj lazítása céljából: kúpos henger; a súrlódási ellenállás csökkentése érdekében: kiugró vállas henger tixotróp zagy, gördülő kavics mögétöltéssel)

A kútalapozás készítésének fázisai :• a kút előregyártása,• süllyesztés földkiemeléssel,• a fenéklemez beépítése,• a kút kitöltése,• a teherátadó (gerendarács, lemez) szerkezet elkészítése.

A kút süllyesztése történhet:

a. víztelenítés (nyílt-víztartás) mellett kézi eszközökkel,

b. víz alól történőkotrással -markoló kotróval,

c. vedersoros kotróval,

d. zagyszivattyúzással.

Cölöpalapozás

A cölöpök talajban lévő, függőleges vagy ferde helyzetű tartók, melyek az építmény terheit a mélyebben fekvő talajrétegekre adják át .

Alkalmazásukra akkor kerül sor, ha:

• a teherbíró talajréteg mélyen fekszik, a felső rétegek teherbírása nem elégséges,

• az alapsík alatti talajrétegekben kimosás, kiüregelés, vagy az elcsúszás veszélye áll fenn,

• a talajvíz szintje magas,

• az épület süllyedés-érzékeny, nem elég merev, a süllyedés mértékének csökkentése szükséges,

• az építmény nagy kiterjedésű, terhei nagyok, a terhek eloszlása nem egyenletes,

• más mélyalapozás nem jöhet szóba.

A cölöpalapozás részei:• a cölöpök, melyek átadják a terheket a talajnak,• cölöprács, mely átadja az építmény terheit a cölöpöknek, (gerendasor,

gerendarács → fejgerenda, lemez)

A készítés módja szerint elkülöníthetők:• az előregyártott és• a helyszínen készített cölöpök.

A teherátadás módja szerint:• a támaszkodó cölöpök a csúcson,• a lebegő cölöpök a köpenyen és a csúcson adják át a terhet a talajnak.

A terhelés módja szerint a cölöpök lehetnek:• nyomott,• hajlított,• húzott szerkezetek.

Anyaguk szerint készülhetnek:• fa,• acél és• beton, vasbeton (feszített vasbeton) cölöpök.

− fúrt (béléscsővel vagy a nélkül),

− résiszappal dúcolt fúrt lyukba,− fúrt lyukba beeresztett adalék

utólagos injektálásával

− vert (köpenycsővel vagy a nélkül)

2. Helyben készített(beton, vasbeton)

− öblítéssel lehajtott,− fúrt lyukban elhelyezett

− vert,− vibrált,− csavart,− sajtolt

1. Előregyártott(fa, acél, vasbeton,

feszített beton)

TalajkiemelésselTalajkiszorítássalSzerkezet

Készítési mód

Cölöpkészítési eljárások áttekintése

Facölöpök

A facölöpök a legrégebben alkalmazott szerkezetek. Régen tölgy ma fenyő anyagból készülnek, a korrózióvédelem telítéssel történik. A cölöpcsúcs és a cölöpfej is vasalt, a verési igénybevétel felvétele érdekében.

Facölöpök közelítő méretei:

Nagyobb igénybevételek esetén a cölöpöket kötegelve telepítik.

növekedés 1cm/m> 6

306

254

Átmérő[cm]

Hossz[m]

Acélcölöpök

Acélcölöpöket a 20. század elejétől alkalmaznak, ma már elsősorban ideiglenes létesítmények esetén

Előnyei: könnyen szállítható, toldható és visszahúzható.

Hátrányai: drága, kisebb a köpenysúrlódása, korrózió-érzékeny.

(A korrózió előrehaladása: édesvízben 5 mm/100 év, tengervízben 7,5 mm/100 év. A megelőzés a szabadon maradó részeken bevonat készítésével, a víz alatti részeken katódos védelemmel illetve kátránykenéssel történik.)

A változatok:

• acélcső (leverve és kibetonozva),

• melegen hengerelt „I”, „U”, stb. szelvények,

• különleges profilok

Vasbeton cölöpök

A két fő csoport: az előregyártott és a helyszínen készített cölöpök.

Az előregyártott vasbeton cölöpök jellemzése:

• vasöntvény vagy acéllemez csúccsal rendelkeznek;

• négyszög, háromszög stb. keresztmetszettel, méretezett vasalással készülnek;

• normál és feszített (elő- vagy utófeszített) változatban készíthetők;

• a feszített cölöpök kisebb súly mellett ugyanolyan teherbírással rendelkeznek, a mozgatás során jelentkező hajlító-igénybevételt képesek felvenni, verésük könnyebb, mindez hajlításra igénybevett cölöpöknél különös jelentőséggel bír;

• a cölöpöket veréssel juttatják le, ha a felső talajrétegek lazák, a verési ellenállás kicsi;

• ha nincs túl hosszú cölöpre szükség (l < 20 m);

• tilos a cölöpverés, ha az a talaj szerkezetét roncsolhatja.

Az előregyártott vasbeton cölöpök előnyei:• megbízható anyagminőség;• egyszerű építés;hátrányai:• a mozgatás, szállítás nehézségei (többlet-igénybevétel → többletvasalás,

sérülésveszély)• előre megszabott hossz (a fejet általában utólag levésik, vagy űzővel

továbbverik és a cölöpöt toldják)

A helyszínen készített vasbeton (beton) cölöpök készítési elve az, hogy veréssel vagy fúrással lyukat készítenek, amelyet kibetonoznak.

A cölöpök készíthetők:1. talaj-kiszorítással (talajkiemelés nélkül):

•köpenycső nélkül;•elvesző, bennmaradó köpenycsővel, illetve•visszanyert köpenycsővel (ilyen pl. a FRANKI cölöp);

2. fúrt lyukban:•béléscső védelme mellett (ilyen pl. a BENOTO cölöp) vagy •béléscső nélkül;

3. résiszappal dúcolt fúrt lyukakban, vagy4. előre elkészített lyukba beeresztett adalékanyag kiinjektálásával.

A helyszínen készített cölöpök előnyei:• anyaga és szelvénye alkalmazkodik a talajrétegződéshez,• a talajviszonyok tökéletesen megismerhetők,• elmarad a gyártás és szállítás (kevesebb az acélbetét és az energia-ráfordítás),• köpenycső nélkül és visszanyert köpenycső esetén a teherbírás nagyobb, mert az anyag oldalt behatol a talajba,• a hagymafej a húzó-igénybevételekre is kedvező.

Résalapozás Az építmények terheit résfalak adják át a mélyebben fekvő talajrétegekre. Meghatározott szintről indulva, résiszap (zagy) védelme alatt, a talajba függőleges, mély rést készítenek, amit a résiszap egyidejű kiszorítása mellett vasbeton szerkezettel töltenek ki.

A résfal feladatai:• a munkagödör lehatárolása,• a partfal, illetve a szomszédos épületek alapjainak megtámasztása,• alapozás,• pince határoló fala,• talajnedvesség (talajvíz) elleni védelem,• szigeteléstartó fal.

A résfal és az épület teherhordó szerkezete, valamint nedvességvédelme között szoros összefüggés van.

A jellemző alapesetek:• az épület a résfaltól független (annak kontúrjain belül mintegy „dugattyúként”

működik),• a résfal az épület külső kontúrja mentén teherhordó szerkezetként szolgál,

vízzáró betonból készül, így egyúttal a szigetelés feladatát is ellátja (ez az ún. weiße Wanne),

• az épület külső kontúrja mentén elhelyezkedő teherhordó szerkezetek a résfalra támaszkodnak, arra mintegy „kikönyökölnek”.

A résfal megépíthető• egymásba metsző, vagy érintkező réscölöpök sorából (ez az európai

fejlesztések útja), illetve• réstáblákkal (ez az amerikai változat).A résfal elkészülte után kitermelik a munkagödörből a talajt. Építés közben a

résfalak állékonyságáról gondoskodni kell:• kisebb épületméretek esetén ez történhet a sarkok átlós kitámasztásával, • a nagy magasságú és hosszú résfalak azonban hátrahorgonyzást igényelnek. • A felmenő szerkezet - megépítése után – már biztosítja a résfalak kimerevítését,

ezzel a horgonyok szerepe megszűnik, így felszámolhatók (oldhatók).A résfal előnyei:• bármilyen talajban, a talajvízszinttől függetlenül készíthető, mélysége csak az

alkalmazott géptől függ,• jól gépesített,• építésekor nincs zaj és rázkódás, szemben a hagyományos mélyalapozási

módokkal,• telekhatáron, épületek közvetlen közelében (zárt sorú beépítésnél) építhető,• alaprajza szabadon alakítható,• a munkaterület kialakítása egyszerűbb.Hátrányai:• a felület minősége nem mindig megfelelő, többnyire utómunkákat igényel,• a résiszap okozta szennyeződéseket el kell távolítani,• bizonyos esetekben előkészítő munkákra van szükség (pl. nyomás alatt vízadó

rétegeknél, rosszul tömörített feltöltésben, feltáratlan csatornák, üregek környezetében).