 |
|||||
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
|||||
 Talajjellemzők geotechnikai számításokhoz Biztonság vagy gazdaságosság? |
|
|
 |
||
|
|||||
|
|||||
|
Summary Soil characteristics for soil engineering calculations The construction planner engineer faces frequently the question during his work: which is more important standpoint: the technical adequacy, structural safety or economical construction? The short answer is easy: safety and economy. The realisation of it however is more complicated. In the soil engineering calculations the safety has a stressed role during the determination of the soil characteristics beside the measurement procedures and partial factors. This is the most critical question of the soil engineering. An important new feature is that the Eurocode 7 determines the principles more precisely and gives recommendations for the consideration of the soil characteristics, but there is only a few novelty comparing with the engineering praxis before. Ennek megvalósítása azonban már lényegesen összetettebb feladat. A geotechnikai számításokban a biztonság kérdésköre a méretezési eljárások és a parciális tényezők mellett a talajjellemzők meghatározása során kap hangsúlyos szerepet, ez a geotechnikai tervezés legkritikusabb kérdésköre. Lényeges különbség, hogy az Eurocode 7 a korábbi szabályozáshoz képest precízebben meghatározza az elveket, és ajánlásokat fogalmaz meg a talajjellemzők figyelembevételére, ugyanakkor az eddigi mérnöki gyakorlathoz képest csak kevés újdonságot tartalmaz. A geotechnikai paraméterek karakterisztikus értékeit a terepi és a laboratóriumi vizsgálatok közvetlen eredményei és az ebből származtatott adatok alapján kell meghatározni, és a keretes írásban felsoroltakat kell tekintetbe venni. A szabvány kiemeli továbbá, hogy a karakterisztikus értékeik meghatározásakor a hatékony kohézió (c’) belső súrlódási szöghöz (tan ’) viszonyított nagyobb relatív szórását (variációs tényezőjét) figyelembe kell venni. A karakterisztikus érték Statisztikai módszerekkel a karakterisztikus érték (Xk) számítása: Xk = Xm•(1 ± kn•νx). A képletben szereplő tényezők: Xm a várható érték, amely minden esetben az adatok átlagával egyezik meg; kn a minták számától függő statisztikai paraméter; νx a relatív szórás, amelyet statisztikailag „ismertnek” tételezünk fel, vagy mérési eredményekből számítunk, azaz statisztikailag (előzetesen) „ismeretlennek” tekintünk. Akkor vehetünk statisztikailag „ismertnek” egy paramétert, ha megfelelően sok és kellő mértékben feldolgozott vizsgálati eredménnyel bizonyították, hogy a paraméter milyen típusú eloszlással jellemezhető, és variációs tényezőjének jellemző tartományát meghatározták. A „geotechnikai szerkezet” viselkedését valamely határállapotban meghatározó talajzóna kiterjedése általában sokkal nagyobb, mint egy talajminta mérete, vagy mint az in situ vizsgálat által érintett zónáé. Következésképpen a meghatározó paraméter értéke gyakran a talaj valamely felületére vagy térfogatára vonatkozó értékek átlaga.
Az Eurocode 7 felsorolása a figyelembe veendő tényezőkről és körülményekről: – a geológiai és más háttér-információk, mint például a korábbi építkezésekből származó adatok; – a mért jellemző értékeinek változékonysága és más lényeges információk, például a már meglevő ismeretek alapján; – a terepi és laboratóriumi vizsgálatok részletessége; – a minták típusa és darabszáma; – a geotechnikai szerkezet viselkedését a vizsgált határállapotban befolyásoló talajzóna kiterjedése; – a geotechnikai szerkezet azon képessége, hogy a terheket a gyengéről a szilárdabb talajzónákra áthárítja. Ha a geotechnikai szerkezet viselkedését a vizsgált határállapotban a talajjellemző legkisebb vagy legnagyobb értéke határozza meg, akkor a karakterisztikus értéket ajánlatos a viselkedést meghatározó zóna lehetséges legkisebb vagy legnagyobb értékének óvatos becslésével fölvenni. A talajparaméterek karakterisztikus értékének meghatározásának alapja az a követelmény, hogy amennyiben a teljes tömeget meg tudnánk vizsgálni, és így teljesen meg tudnánk határozni a paraméter eloszlását, akkor az így kapott eredmények 95%-ának el kellene érnie az Xk értéket (a konfidenciaszint: 95%). Ezt úgy is mondhatjuk, hogy a paraméter eloszlásának 5%-os kvantilise nagyobb vagy egyenlő, mint a karakterisztikus érték. Schneider (1997) összehasonlító vizsgálatainak eredményeként azt javasolta, hogy a karakterisztikus értéket közelítőleg az átlagértéknél a variációs tényező felével kisebb értéken célszerű felvenni: Xk = Xm•(1-0,5•νx). Ennek fő előnye, hogy akkor is használható, amikor nincsenek mérési adatok. Svájcban 1990, Európában pedig 1997 óta elfogadják és használják ezt a közelítést. A geotechnikai gyakorlatban esetenként nincs elegendő adat a relatív szórás meghatározásához, ekkor az 1. táblázat értékeinek figyelembevételét javasolják (Rétháti, 1988; Schneider, 1997; Nagy, 2006; Szepesházi, 2008) a karakterisztikus értékek meghatározásához. A tervezési érték A geotechnikai paraméterek tervezési értékeit (Xd) általában a karakterisztikus értékekből határozhatjuk meg (Xd = Xk/M képlettel). Az Eurocode 7 által előírt parciális tényezőket a különböző teherbírási határállapotokhoz a 2. táblázat tartalmazza. Példák A statisztikai összefüggésekből visszaszámítható, hogy a 95%-os konfidenciaszinten meghatározott karakterisztikus érték esetén a tervezési érték a parciális tényezők függvényében milyen globális konfidenciaszintet jelent. A 3. táblázat és az ábra ezt az összefüggést mutatja n = 30 mintaszám és statisztikailag „ismert” paraméter esetén. Ha például a kohézió variációs tényezője 0,3; 1,35-ös parciális tényező esetén 97,9% annak a valószínűsége, hogy a kohézió legalább akkora, mint a figyelembe vett tervezési értéke. 0,05 variációs tényező esetén ez az érték már 99,99998% (1-2•10–7).    A megfelelő biztonsági szint csak akkor elegendő, ha a kiindulási feltételeket (például a nyírószilárdságot milyen víztartalmi határok között vizsgáljuk) jól választjuk meg. Extrém esetekben azonban nem lehetünk felkészülve. Különleges időjárási hatások, emberi mulasztások olyan helyzeteket idézhetnek elő, amelyek különlegesen nagy terheléseket vagy rendkívül alacsony ellenállást jelentenek. Ez utóbbira példa egy holland településen készült, tőzegre épített gáttest. A jellemzően a terepszint közelében lévő talajvíz szintje hosszabb időre lesüllyedt, és ez a terepszinthez közeli tőzegréteg kiszáradását okozta. A vízszint hirtelen emelkedésekor a maximális terhelés (víznyomás) hamar kialakult, de a tőzeg lassabb vízfelvétele miatt nem tudott kialakulni a nedves tőzegre figyelembe vett és az állékonysághoz szükséges nyírószilárdság, ami a gáttest merev testként való elcsúszását okozta. A felkészülésre csupán néhány hónap maradt: 2010. március 31-e után csak az új szabványok lesznek érvényesek… Takács Attila tanársegéd BME Geotechnikai Tanszék Felhasznált irodalom Bond, A., Harris, A.: Decoding EuroCode 7. Taylor & Francis, London and New York, 2008. Nagy L.: Árvízi kockázat az árvízvédelmi gát tönkremenetele alapján. PhD-értekezés, 2006. Rétháti L.: Valószínűségelméleti megoldások a geotechnikában. Akadémiai Kiadó, Budapest, 1988. Schneider, H. R.: Definition and determination of characteristic soil parameters. Proceedings of the 14th International Conference on Geotechnical and Foundation Engineering, Hamburg, 1997., pp. 2271–2277. Szepesházi R. Geotechnikai tervezés. Tervezés az Eurocode 7 és a kapcsolódó európai geotechnikai szabványok alapján. Business Media Magyarország Kft, Budapest, 2008. Szabványok MSZ EN 1997-1:2006: Eurocode 7: Geotechnikai tervezés. 1. rész: Általános szabályok. MSZ ENV 1997-2:2001: Eurocode 7: Geotechnikai tervezés. 2. rész: Tervezés laboratóriumi vizsgálatok alapján.
|
|||||
|
|||||
|
|||||
