Geotechnikai projektmenedzsment az Eurocode 7 szerint

Szepesházi Róbert

A geotechnikai tevékenység európai szabályozása

MSZ EN 1997-2 Geotechnikai vizsgálatok

általános szabályai

MSZ EN 1997-1 Geotechnikai tervezés általános szabályai

MSZE CEN ISO/TS 17892 Laboratóriumi vizsgálatok

technikai részletei

MSZE CEN ISO/TS 22476 Terepi vizsgálatok technikai részletei

MSZE CEN ISO/TS 22475 Talajmintavétel technikai részletei

MSZE CEN ISO/TS 22282 Talajvízmérések technikai részletei

MSZ EN 14688-14689 Talajok és kızetek leírása, osztályozása

MSZ EN XX … YY Speciális geotechnikai munkák kivitelezése

MSZ EN 13249 …13293 Geomőanyagok alkalmazása

MSZ EN XX … YY Geomőanyagok vizsgálata

MSZ EN 1992-3 Betonszerkezetk tervezése Betonalapok és -cölöpök

MSZ EN 1993-5 Acélszerkezetek tervezése

Cölöpök

MSZ EN 1998 Tartószerkezetek tervezése

földrengésre

MSZ EN 1991 A tartószerkezeteket

érı hatások

MSZ EN XX … YY Mélyépítési

szerkezetek, termékek

MSZ EN 22477 Speciális geotechnikai szerkezetek vizsgálata

Az Eurocode 7-1 tartalma

1. Általános elvek

2. A geotechnikai tervezés alapjai

3. Geotechnikai adatok

4. Az építés mőszaki felügyelete, megfigyelés, fenntartás

5. Földmővek, víztelenítés, talajjavítás és talajerısítés

6. Síkalapok

7. Cölöpalapok

8. Horgonyzások

9. Támszerkezetek

10. Hidraulikus talajtörés

11. Általános állékonyság

12. Töltések

Az Eurocode 7-2 tartalma

1. Általános elvek

2. A talajvizsgálatok megtervezése

3. Mintavétel és talajvízmérések

4. Terepi vizsgálatok

5. Laboratóriumi vizsgálatok

6. Talajvizsgálati jelentés

• tárgy, követelmények, értékelés, felhasználás a fıbb vizsgálatokra

• mellékletekben sok hasznos korrelációs összefüggés és pl. cölöptervezéshez

Tartószerkezeti Eurocode-ok

EN 1990 EC-0 A tartószerkezeti tervezés alapjai

EN 1991 EC-1: A tartószerkezeteket érı hatások

EN 1992 EC-2: Betonszerkezetek tervezése

EN 1993 EC-3: Acélszerkezetek tervezése

EN 1994 EC-4: Betonnal együtt dolgozó acélszerkezetek tervezése

EN 1995 EC-5: Faszerkezetek tervezése

EN 1996 EC-6: Falazott szerkezetek tervezése

EN 1997 EC-7: Geotechnikai tervezés

EN 1998 EC-8: Tartószerkezetek tervezése földrengésre

EN 1999 EC-9: Alumíniumszerkezetek tervezése

EC 7-1 2. fejezet

A geotechnikai tervezés alapjai

Tervezési állapotHatárállapotokTartósság

Geotechnikai kategóriákTervezési szempontokTervezési módszerek

A tervezés alapkövetelménye

Valamennyi geotechnikai tervezési állapotra

vonatkozóan igazolni kell, hogy

egyetlen, az EN 1990:2002-ben értelmezett és

veszélyesnek vélelmezhetı

határállapot túllépése

sem következik be.

Tervezési állapot

A tervezett építmény környezeti körülményeinek,

saját méreteinek és anyagjellemzıinekaz építés vagy az üzemelés közben

kialakuló olyan együttese, melynek kialakulásakor a létesítmény vagy környezetének valamely teherbírási vagy használhatósági határállapota

bekövetkezhet, ezért a jellemzık ezen együttesével leírható állapotot

vizsgálni kell.

Teherbírási határállapot

A tervezett szerkezet, a talaj vagy a környezı építmények valamely részének törés jellegő tönkremenetele, mely

a szerkezet rendeltetésszerő használatát lehetetlenné teszi, s általában a szerkezetet használókat, ill. a környezetben lévıket is veszélyezteti.

GEOa talaj törése vagy túlzott alakváltozása, melynek bekövetkezésekor az ellenállást a talaj vagy a szilárd kızet szilárdsága jelentısen befolyásolja

UPLa tartószerkezet vagy a talaj egyensúly-vesztése a víznyomás (felhajtóerı) vagy más függıleges hatás miatti felúszás folytán

HYDhidraulikus gradiens által a talajban okozott hidraulikus felszakadás, belsı erózió vagy buzgárosodás

EQUaz egyetlen merev testnek tekintett tartószerkezet vagy talajtömb állékonyságvesztése, melynek bekövetkezésekor az ellenállást a szerkezeti anyagok és a talaj szilárdsága nem befolyásolja jelentısen

STRa tartószerkezet vagy a tartószerkezeti elemek, pl. a síkalapok, a cölöpök vagy az alapfalak belsı törése vagy túlzott alakváltozása, melynek bekövetkezésekor az ellenállást a szerkezeti anyagok szilárdsága jelentısen befolyásolja

Használhatósági határállapot

A tervezett szerkezet, a talaj vagy a környezı építmények

olyan mértékő elmozdulása, deformációja, mely

annak rendeltetésszerő használatát

megnehezíti vagy korlátozza.

Tartósság

A talajba kerülı anyagok tervezésekor a következıket kell vizsgálni:

beton esetén

agresszív anyagok, például savak vagy szulfátok elıfordulása

acél esetén

a kémiai korrózió a talajvíz és az oxigén bejutása nyomán

nyílt víznek kitett acélfalak felületi korróziója az átlagos vízszint táján

repedezett vagy porózus betonba ágyazott acél pontkorróziója

faanyagok esetén

a gombák és aerob baktériumok oxigén jelenlétében kifejtett hatása

szintetikus anyagok esetén

az UV-sugárzás vagy az ózondegradáció öregítı hatása

a hımérséklet és a feszültség együttes hatása

kémiai bomlás másodlagos hatásai

A geotechnikai tervezés szempontjai,a tervezési állapotok és a határállapotok azonosítása

Építmény, feladat

• funkció, rendeltetés, jelleg • méret, elrendezés, • tartószerkezetek típusa • terhelés jellemzıi• élettartam• speciális sajátosságok

Helyszíni, környezeti adottságok

• meteorológiai, hidrológiai adottságok• domborzat, növényzet • a hely története• szomszédos építmények, közmővek• közlekedés, megközelíthetıség• speciális veszélyek

Építési körülmények

• építési idıtartam, határidı, ütemezés• technológiai kötöttségek• minıségi követelmények• vállalkozási sajátosságok• korlátozások

Talaj- és talajvízviszonyok

• geológiai adottságok• talajrétegzıdés, talajjellemzık• talajvízszint és ingadozása• földrengésveszély• speciális kedvezıtlen adottságok

Geotechnikai kategorizálás

a várható geotechnikainehézségek és kockázatok,

illetve az alkalmazandó eszközök, eljárások

alapján

Együttesen értékelendık

• a talajkörnyezet

• a feladat, az építmény

• az alkalmazandó geotechnikai megoldások és eljárások

• a környezeti kölcsönhatások

Az Eurocode szerinti tervezés kockázati és megbízhatósági szintjei és

kezelésük az igénybevételek módosító tényezıjével vagy a tervezés és/vagy a kivitelezés megfelelı ellenırzési szintjeivel

β megbízhatósági

index minimális értékei

Igény-bevételek módosító tényezıje

Tervellenırzés szintjei

DSL

A helyszíni ellenırzés szintje IL

Kárhányad szerinti és meg-

bízhatósági osztály

illetve

ellenırzési szintek

1 éves referencia-idıszak

50 éves referencia-idıszak

Tönkremenetellel járó veszteség

KFI Jellemzık

Ajánlott minimális követelmények a számítások, a tervlapok és

a mőszaki leírások ellenırzéséhez

Jellemzık Követelmények

3

CC3 RC3

DSL3 IL3

5,2 4,3

Az emberélet veszélyeztetése nagy,

vagy a gazdasági, társadalmi vagy környezeti károk rendkívül jelentısek

1,1 Kibıvített ellenırzés

Független ellenırzés:

A tervezıtıl független szervezet által

végzett ellenırzés

Kibıvített ellenırzés

Független ellenırzés

2

CC2 RC2

DSL2 IL2

4,7 3,8

Az emberélet veszélyeztetése közepes,

vagy a gazdasági, társadalmi vagy környezeti károk

jelentısek

1,0 Szokásos ellenırzés

A felelıs tervezıtıl független személyek

által végzett ellenırzés a mőködési

szabályzat szerint

Szokásos ellenırzés

A mőködési szabályzat keretei között végzett ellenırzés

1

CC1 RC1

DSL1 IL1

4,2 3,3

Az emberélet veszélyeztetése csekély

és a gazdasági, társadalmi vagy környezeti károk nem jelentısek vagy elhanyagolhatóak

0,9 Szokásos ellenırzés

Önellenırzés:

A tervezı által végzett ellenırzés

Szokásos ellenırzés

Önellenırzés

A geotechnikai tervezés módszerei

• Számításon alapuló tervezés

• Tervezés szokáson alapuló megelızı intézkedésekkel

• Tervezés modellkísérletek és próbaterhelések alapján

• A megfigyelési módszer alkalmazása

Ec 7-1. 2. fejezetA geotechnikai tervezés alapjai

A számításon alapuló tervezésKarakterisztikus értékTervezési értékParciális tényezı

2. A geotechnikai tervezés alapjai

2.4. A számításon alapuló geotechnikai tervezés

(2) A geotechnikában az altalaj állapotának ismerete függ

az elvégzett geotechnikai vizsgálatok mennyiségétıl és

minıségétıl. Ezen ismeretek megszerzése és a

kivitelezés szakszerő irányítása sokkal fontosabb

az alapvetı követelmények teljesítéséhez, mint

a számítási modellek és a parciális tényezık pontossága.

A geotechnikai adatgyőjtés, vizsgálat célja, típusai

EC 7-1 3. fejezet

Geotechnikai adatok

EC 7-1 3. fejezetGeotechnikai adatok

1. A geotechnikai vizsgálatok általános követelménye

Szolgáltatniuk kell

az építés helyszínének és környezetének

talaj- és talajvízviszonyaira vonatkozó

mindazon adatokat, amelyek

a lényeges talajtulajdonságok megfelelı jellemzéséhez és

a tervezési számításokban felhasználandó

talajparaméterek karakterisztikus értékeinek

megbízható felvételéhez szükségesek.

EC 7-1 3. fejezetGeotechnikai adatok

2. Elızetes vizsgálatok célja

– a hely általános alkalmasságát meg lehessen ítélni;

– alternatív helyeket lehessen választani, ha szükséges;

– a tervezett munkálatok nyomán várható változásokat meg lehessen becsülni;

– a tervezési és ellenırzı vizsgálatokat meg lehessen tervezni, beleértve a tartószerkezet viselkedését lényegesen befolyásoló talajzóna kiterjedésének azonosítását;

– az anyagnyerıket – ha szükségesek – ki lehessen jelölni.

EC 7-1 3. fejezetGeotechnikai adatok

3. Tervezési vizsgálatok

Az információk célja

– az ideiglenes és végleges létesítmények megfelelı tervezése

– az építési módszer megtervezése

– az építés közben lehetséges bármely nehézség azonosítása

Az információk tartalma

– a tervezett építés szempontjából lényeges, vagy az által befolyásolt talajzóna felépítését és jellemzıi

– a tartószerkezet teljesítıképességére kiható paraméterek

Mőszaki felügyelet, megfigyelés, fenntartás

EC 7-1 4. fejezet

• Mőszaki felügyeleta körülmények és a kivitelezés

megfelelnek-e a tervben feltételezettnek?

• Megfigyelésaz építmény viselkedése építés és üzemelés közben

megfelel-e a tervezettnek?

• Fenntartásmilyen tevékenységek kellenek

a tervezett viselkedés tartós biztosításához?

EC 7-1Geotechnikai tervezés dokumentumai

Talajvizsgálati jelentés

Geotechnikai terv

(Geotechnikai szakvélemény)

Tervfázisok

• TANULMÁNYTERV

• DISZPOZÍCIÓS TERV

• ENGEDÉLYEZÉSI TERV

• AJÁNLAKÉRİ VAGY TENDERTERV

• AJÁNLATI TERV

• KIVITELI TERV, ÉPÍTÉSI TERV

• MEGVALÓSULÁSI DOKUMENTUMOK

• ÜZEMELTETÉSI FENNTARTÁSI UTASÍTÁS

• KORSZERÜSÍTÉSI-HELYREÁLLÍTÁSI TERV

Káresetek tanulságai

2010. máj. – szept. Az esık évadja!

2010. máj. – szept.

A geotechnikai károk évadja:

árvíz, gátszakadás, árokkimosódás, partfalomlás.M6 127 km

Felsızsolca

Dunaújváros

Kolontár

2010.máj.- szept.

Esık és

károk!

Szádfalbedılés,rézsőhámlás,rézsősuvadás,

háttöltéskimosódás, partfalomlás, „forrás”.

Gyır

Gyırújbarát

M1 58 km

Bp. XIII. ker.

M1 103 kmM0 4,5 km

Csapadék 2010. május

Csapadék 2010. szeptember

M1 autópálya 57+800 km szelvény

2010május 18.

rézső-hámlás

Óvintézkedések

Ok-kere-sés

A víz útjai kifürkészhetetlenek?

KézdiTalajmechanika I.

lejtıbeli vízáramlás hatásának elemzése

kritikus a lejtıvel párhuzamos szivárgás

1:1,5 hajlás eseténa kıszórás 40 %-os

feltöltıdése már elég

a csúszáshoz

Geomőanyagos talajtámfal

és erózióvédelem

Megvalósult

földmőbiztosítás

Bakony, Cuha-patak völgye

Cuha-patak 2010

május-június

M1 autópálya 103+880 Cuha-híd2010. május 19.

Magas cölöpösszefogás, burkolatlan meder, extrém vízhozam:talajkimosódás a cölöpgerenda alatt és a cölöpök között

A mederburkolás elhagyhatóXY sk.

Állapot-felvétel

Cuha-patak vízfolyási jellemzıi a híd közelében

• hóolvadás és nagy nyári záporok idején kilép a medrébıl,

• torkolati szakaszán jelentıs a Duna visszaduzzasztó hatása,

• a meder erısen és egyenetlenül benıtt,

• híd alatti mederszelvényt 100 éves vízhozamra méretezték,

• a csatlakozó meder szelvényei 10 éves hozamra felelnek meg,

• a bal oldali árok jelentıs vízhozamú lehet.

Állapotfelvétel

Állapot-felvétel

Gyors ideiglenes helyreállítás

Gyors ideiglenes helyreállítás

Mederfelmérés

Ideiglenes helyreállítás stabilizálása

Ideiglenes helyreállítás stabilizálása

M0 autópálya 4+450 km szelvény, Annahegy2010 szeptemberi suvadás

2010 szeptemberi suvadás utáni állapotok

Építés közbeni hámlások, kisebb suvadások

2009 nyara

2009 márciusi állapotok és vizsgálatok

Rétegszelvény

Vizesedések a rézsőn

2010-ben a csúszás elıtt

2009-ben a földmunka kezdetén

A csúszás kezdete 2010 szeptember 14.

A suvadás

Talajjellemzık

Rézsőstabilizálási terv

Rézsőstabilizálási munkálatok

Összegzés, kérdések,tanulságok, ajánlások

Váratlanul nagy csapadékok következményei:nagy vízhozamok, gyors vízmozgások, magas és egyenlıtlen vízszintek,

nagyobb víznyomások és nyomáskülönbségek,talajkimosódások, talajállapot-romlások.

Elháríthatatlan természeti csapásokról van-e szó,avagy a nagyvizek „kihozzák”

a tervezés, a kivitelezés és a mőszaki felügyelet apró hibáit, figyelmetlenségeit?

M1 58+500 km sz.: töltésrézső burkolatának lecsúszása

burkolatlan kıanyag telítıdése után kialakult lejtıirányú szivárgás a csúsztató erıket megnövelte

M1 Cuha-patak híd: háttöltés és úszólemez beszakadása

a burkolatlan meder alatt kis takarással összefogott cölöpök közt bejutó víz a háttöltés anyagát kimosta

M0 4+400 km sz.: bevágási rézső suvadása

az építés alatti felszíni beszivárgás a vápaszerő agyagos felület nyírószilárdságát lecsökkentette

Az esettanulmányok tanulságai

Az önkritikus, önbízó, optimista mérnök válasza

Nem! Elháríthattunk volna bizonyos hibákat, vagy legalább enyhíthettük volna a következményeiket.Tanulva belılük (is) javíthatjuk munkánkat, mert tudás, eszköz van hozzá.

Az ilyen válaszok feltétele– a hibázást is megengedı, félelemmentes légkör– a hibát kiszőrı ellenırzési rendszerek– a következményeket jól kezelı szerzıdések, biztosítások

A víz volt az úr?

• A tervezés lényege az adekvát konstrukció és technológia megtalálása, csak utána jön, s kisebb jelentıségő a méretezés.

Szakma vagy tudomány-e a mérnökség?• Dolgozzunk csapatban, a legjobb szakember is elnézhet részleteket.

Gyengébb, de nyitott, nem sértıdékeny szakemberek hibás javaslatainak kölcsönös kritikájából megszülethet a jó megoldás.

• Vizsgáljuk meg a tervet, keressük, hol következhet be baj, romlás, ha a körülmények kissé módosulnak, s miként védhetı ki a károsodás.

Ami elromolhat, el is romlik. • Ne monitoron tervezzünk, a veszélyek felismeréséhez egyszerre kell látni a szerkezetnek s környezetének az egészét és a részleteit is.

Mérnökök a képzımővészetben: rajz fölé hajoló, „okoskodó” csoport. • Ne féljünk tervünk bírálatától, a kritika óv és tanít.

Ha megköpködsz, csípıbıl visszatüzelünk! • Fizetessük meg a gondos tervezést, tervfelülvizsgálatot, kivitelezést, felügyeletet, monitoringot, küzdjünk az infrastruktúra fejlesztéséért!

A katasztrófavédelem fejlesztése helyett inkább építsünk sokat s jól!

Hétköznapi ajánlások (ábrándok?)

Tervezési filozófia, módszertan javítása, kiegészítéseEC 7: tervezési állapotok felvétele

mely körülmények egybeesésével következhetnek be határállapotokEC 7: tervezés megelızı intézkedésekkel

a határállapotok elkerülése bevált konstrukciókkalEC 7: tervezési beszámoló

minden feltevés, megfontolás, döntés részletes leírásaminıségellenırzési és technológiai utasítások

EC 0: tervellenırzés különbözı (ön-, céges és külsı) ellenırzési szintek alkalmazása

Kockázatértékelés (szemléletének) alkalmazása a tervezésbenveszélyazonosítás, a bekövetkezési valószínőségek vagy a káros következmények csökkentése, maradó kockázat kezelése

Haváriaterv (a mőszaki tervben) a körülmények váratlan alakulása esetén teendı intézkedések

Értékelemzésa tervezett ráfordítás mekkora új értéket hoz létrekissé több ráfordítás nem növelné-e ugrásszerően az értéket

Benchmarking (összevetés a legjobb gyakorlattal) bevált megoldások győjtése, betervezése

Kockázatmenedzsmentaz alagútépítésben

Kockázatmenedzsment az alagútépítésben

Kihívások• 15 m feletti átmérı • 4 m alatti takarás • vonalvezetési kötöttségek• sőrő beépítettség • változó és gyenge talajok• magas talajvíz• biztonsági követelmények• szállítási nehézségek• talajfeltárási nehézségek • maradványok a talajban

Kockázatok• Határidı túllépése• Költség túllépése• Baleset (emberélet, anyagi kár)

Válaszok• korszerő pajzsok (TBM)• fejlıdı NATM (NÖT)• pontosabb tervezés• talajszilárdítás• egyéb kisegítı megoldások• cut and cover• monitoring

Kockázatkezelés• Veszélyazonosítás• Kockázatértékelés• Kockázatcsökkentés• Kockázatmegosztás• Biztosítás

Nagy átmérőjű alagutak kis takarással,

sűrű beépítés mellett szállítási nehézségekkel

Omlássüllyedés

üregképzıdésgyenge talajokban

Beomlások

Nagy felszín alatti terek beépített folyópartokon gyenge talajban

Korszerő méretezési módszerek (3D FEM-analízis)

Felszínsüllyedések

Építés kombinált (nyílt pajzsos, bányászati) eljárásokkal és segédtechnológiákkal (talajszilárdítás, -fagyasztás)

Monitoring

Vállalkozói projektmenedzsment elemei

a geotechnikában

• Ajánlatadás– feladatértelmezés a saját képességek tükrében

– információgyőjtés (kiíró, hely, talaj)

– kockázatértékelés (pénz, idı, mőszaki nehézségek)

• Szerzıdéskötés– geotechnikai és idıjárási kockázatok megosztása

– a helyszín berendezése, szolgáltatásai

– átadás kritériumai (szakaszolás, fenntartás, utómunkák)

– garancia, szavatosság

– fizetési feltételek

• Munkaelıkészítés– technológiai terv (saját technológiák, alvállalkozók, beszállítók)

– organizációs terv (helyszín berendezése, ütemezés, kapacitások)

– minıségbiztosítási terv (eljárások, objektumok, eszközök)

– munkavédelem (általános és célzott képzés, eszközrendszer)

– haváriaterv (veszélyes üzem, nagy kockázatok)

• Kivitelezés– folyamatos mőszaki felügyelet, kommunikáció

• Átadás-átvétel– mennyiség

– minıség (tervnek való megfelelés, átadási állapot)

– dokumentációk (megvalósulási dokumentum, talajinformációk)

– javítás, pótlás

– monitoring fenntartása

Utak geotechnikai vizsgálata• földtani, hidrológiai tájékozódás

talajadottságok, talajvízviszonyok, csapadékviszonyok, • úttörténet tanulmányozása

földút, rakott kı, portalanítás, szélesítés, aszfaltbeton, javítások• helyszíni szemle:

útállapot, károsodás, földmő és a környezet leírása, • a földmő geometriájának felmérése

méretek, deformáció• talajfeltárások fúrásokkal

rétegzıdés, talajvíz • a pályaszerkezet és a földmő felsı részének nyílt feltárása

szerkezet, altalaj leírása• behajlásmérés a burkolaton

sávonként két vonalban 50 m-enként • rutin laborvizsgálatok:

azonosítás, víztartalom • speciális laborvizsgálatok:

tömöríthetıség, nyírószilárdság, duzzadási jellemzık

útmérnök geotechnikus mérnök

a tönkremenetel értelmezése

forgalom okozta „szabályos” leromlás

földmő romlása miatt bekövetkezett hiba

szemléletmód jellemzıi

rendszerek, szabványok,

típusmegoldások

egyedi esetek, szakértıi munka,

speciális megoldások

a megoldás tartománya

szakaszokban, egy bizonyos idıszakra

lokálisan, véglegesen

preferált technológia

erısítés aszfaltrétegekkel

víztelenítés, teljes újjáépítés

elsıdleges követelmény

helyreállítás gyorsan, kis zavarással

helyreállítás tartós megoldással

Az útmérnök és a geotechnikus különbözı megközelítésmódja útkárok esetén

SIKERFAKTOROK

• Kollektív célképzés

• Idıtervezés

• Teammunka

• Megbízói kapcsolatok

• Az irányítók és a szakértık együttmőködése

• Célirányos kommunikáció

• Folyamatos ellenırzés és kézbentartás

• Váratlan helyzetek, problémák megoldásai