Cölöpalapok CpT-alapú méreTezése az euroCode 7 ...

a a 1. ábra: A drénezetlen nyírószilárdsághoz rendelendô adhéziós tényezôa a 2. ábra: A szemcsés talajok esetén alkalmazható palástellenállási szorzók összevetése− a talp körüli zóna átlagos q c-értékét veszik számításba, deezt viszonylag kis, 0,2÷0,8 szorzóval számítják át.A kötött talajok fajlagos ellenállásainak számítására alegtöbb publikáció és szabvány Skemptonnak (1959) a c udrénezetlen nyírószilárdságra épülő módszereit ajánlja.A fajlagos talpellenállást eszerint aq b= N c· c u= 9 · c u(2)képlettel lehet meghatározni, melyben az N c=9 teherbírásitényező elméleti eredetű. Ehhez egyes források a technológiátfigyelembe vevő szorzót rendelnek.A fajlagos palástellenállás számítására Skempton azq s= a u· c u(3)képletet ajánlotta. Az azóta a-módszernek elnevezett eljárás a uadhéziós tényezőjét próbaterhelésekből számították vissza, sazt észlelték, hogy a unem állandó, hanem a c unövekedésévelcsökken. A szakirodalomban és a nemzeti szabványokban(Lancelotta, 1995; Poulos, 2001, de Cock és Legrand, 1997;Tomlinson, 2001; Smoltczyk ed., 2003; ME 15005/2, 1989;DIN 1054:2005; EA-Pfähle, 2007) sok a u=f(c u) összefüggéstalálható, ezeket foglalja össze fúrt cölöpökre az 1. ábra. Ez jólmutatja, hogy a (3) képlet valójában „félrevezető”, hiszen ténylegnem lineáris az összefüggés q sés c uközött. Ezért formailaghelyesebb az a megoldás, melyet pl. a DIN 1054 (2005) vagyaz EA-Pfähle (2007) alkalmaz: c u-hoz táblázattal rendelnek q s-értékeket, vagy amelyet az ME 15005/2 kidolgozásakor VargaLászlóval az 1. ábra és a (3) képlet értékeléseként aképlettel adtunk meg, amelyben− q s0a cölöptípust jellemző constans: 180 kPa vert és 140 kPafúrt cölöp esetén,− c 1=1000 kPa (a gyökjel alatti mennyiség dimenziótalanításáraszolgál).A (3) és a (4) képletből levezethető, hogya ués így korábbi ajánlásunk szintén ábrázolható volt az 1. ábrán(ME 15005/2).Próbaterhelési tapasztalataink alapján az utóbbi időben akonstanst q s0=150 kPa értékre növeltük. Látható, hogy az ígykapott ME 15005/2 mod görbe a sokféle ajánlás „átlagát”,illetve a EA-Pfähle-min görbét közelíti.A vert cölöpökre készült ugyanilyen, itt nem közölt összehasonlítóábra azt mutatta, hogy indokolt azokra is a q s0=150kPa értéket alkalmazni.A szemcsés talajok fajlagos palástellenállását az ajánlások– Mahlert (2007) kivéve – a q c-érték és az a spalást-ellenállásiszorzó szorzataként állapítják meg:(4)(5)80 2011/3 • V ASBETONÉPÍTÉS

3. ábra: Cölöp nyomási ellenállásának komponensekre bontása a próbaterhelésigörbe alakja alapján− a kezdeti és teljes süllyedések különbségének változását,− a konszolidációhoz szükséges időtartam növekedését,− a konszolidációs görbék alakjának módosulását.Ezek bemutatása azonban terjedelmi okok miatt lehetetlen,tanulmányozhatók Szepesházi (2011) munkájában.3.3 A mért és számított cölöpellenállásösszehasonlításaKépeztük a mért és számított ellenállások k iviszonyszámát, sezek legfontosabb statisztika jellemzőit a 3. táblázatban adtukmeg. Értékelésük a 3.4. fejezet tárgya.A 4. ábra a teljes nyomási ellenállások k c-értékének empirikusgyakoriságát, továbbá elméleti normális és log-normáliseloszlású sűrűségfüggvényét mutatja. Az utóbbi paraméterei:átlag -0,079, szórás 0,163, s úgy tűnik, ennek illeszkedése jobb.Ez kedvező, mert az a kis k c-értékek tartományában kisebbvalószínűségeket ad. (Egyébként az ellenállásokat általábanlognormális eloszlás jellemzi.) Ennek alapján azt lehet 95%megbízhatósággal kijelenteni, hogy a számított ellenállás0,78-szorosánál nem lesz kisebb a tényleges ellenállás. (Anormális eloszlás szerint csak 0,73-szoros az ilyen megbízhatóságúkorlát.)4. ábra: A mért és számított nyomási ellenállások viszonyszámának gyakorisága k Vizsgáltuk a mért és számított ellenállások korrelációját iskülön a teljes nyomási ellenállásokra, külön a fajlagos talpéspalástellenállásokra, s mindezeket külön a 63 db-os teljesmintára, s külön a szemcsés- és a kötött talajokra is. Az 5. ábraa teljes nyomási ellenállások korrelációját az összes adatramutatja. A legjobban illeszkedőR meas= a 1∙ R cal= 1,00 ∙ R cal(15)alakú regressziós egyenest eredményvonal mutatja, s erre vonatkozikaz r regressziós együttható. Az a 1=1,00 meredekségteljes átlagos egyezést fejez ki, az alkalmazott számítási módszertehát átlagosan nagyon jónak minősíthető. A regressziósegyüttható is elfogadható, jelzi, hogy a lineáris kapcsolat ateljes adattartományra helyes.A szaggatott vonalak a regressziós egyenes 90% valószínűségű,kb. ±900 kN szélességű konfidenciasávját jelölik (Rétháti,1985). Ennek alsó határvonala megadja, hogy valamelyszámított érték esetén mekkora lehet az a tényleges (mért)ellenállás, melynél kisebb már csak az esetek 5%-ában várható.„Szerencsére” e vonal alatt alig van pont, nagyon durva hiba teháta feldolgozott esetekben nem volt. A konfidenciasáv helyettalul ésszerűbb egy, az origóból induló egyenessel lehatárolni ahalmazt, mert a regressziós egyenestől való eltérés a nyomásiellenállással nő. Látható, hogy a szabatosan meghatározottszaggatott- és az intuitíve berajzolt eredményvonal közel vanegymáshoz, s lényegében ugyanazon pontokat minősítik 5%valószínűségi szinten tévesnek. Az eredményvonal egyenleteR meas= a 2∙ R cal= 0,80 ∙ R cal(16)s ez azt jelenti, hogy az alkalmazott CPT-alapú új módszerrelmegállapított nyomási ellenállás 80%-ára (azaz 1,25 biztonsággal)tervezve felelünk meg – a szokásosan megengedett 5%hibahatárral – az EC7-1 azon követelményének, mely szerintpróbaterheléssel igazolt talajvizsgálaton alapuló számításieljárást szabad csak használni.A további esetekre hasonló módon elvégzett vizsgálateredményét grafikusan itt nem mutatjuk be, Szepesházi (2011)munkájában megtalálható. A jellemző a 1, a 2és r2 számértékeketa 3. táblázat tartalmazza. (Ebben a teljes nyomási ellenállásravonatkozó adatok esetében a szemcsés, illetve a kötött talajsora olyan cölöpök adatait tartalmazza, melyek palástja vé-5. ábra: A mért és számított teljes nyomási ellenállások korrelációja V ASBETONÉPÍTÉS • 2011/3 83

gig, illetve a talpuk is az egyik, illetve a másik talajban volt.A fajlagos palástellenállásra vonatkozó adatok között pedig aszemcsés, illetve a kötött talaj sora az olyan cölöpök adataitmutatja, melyek palástja végig szemcsés, illetve végig kötötttalajban volt.)3. táblázat: Az ajánlott méretezési eljárás megbízhatóságának mutatói aCFA-cölöpök eseténtalajfajtacölöpellenállásdarabszámmért/számítottellenállásviszonyszámaátlagértékátlagosrelatívarányszámszórásmért / számítottellenállásokkorrelációjaregresz.együtthatóalsóarányszámN k in ia 1r 2 a 2teljes összes 63 1,01 0,17 1,00 0,77 0,80R c kötött 14 1,01 0,15 1,05 0,85 0,85nyomásiellenállásszemcsés 10 1,01 0,11 0,98 0,91 0,85fajlagos összes 63 0,98 0,13 0,99 0,67 0,80q s kötött 18 1,02 0,13 1,03 0,72 0,85palástellenállásszemcsés 12 0,97 0,08 0,96 0,85 0,85fajlagos összes 63 1,07 0,32 0,96 0,71 0,70q b kötött 23 1,03 0,27 0,99 0,63 0,75talpellenállásszemcsés 40 1,09 0,34 0,95 0,71 0,703.4 A számítási eljárás értékeléseA 3. táblázat mutatószámait értékelve megállapítható, hogy azúj számítási eljárás a teljes nyomási ellenállást− az adathalmaz egészére (melyben az 50%-ban vegyestalajösszletben levő cölöpök nyomási ellenállásának 60%-át a palástellenállás tette ki) átlagosan viszonylag pontosanés kis szórással, egészében eléggé megbízhatóan adta meg,− a szemcsés talajokra vonatkozó kisszámú adatra (melyekbena két ellenállás-komponens 50÷50%-ot képviselt) szinténviszonylag pontosan és nagyon kis szórással, összességébennagyon megbízhatóan adta meg,− a kötött talajokra vonatkozó ugyancsak kisszámú adatra(melyekben a palástellenállás a nyomási ellenállás 70%-átadta) kb. 3%-kal alulbecsülte és kedvezően kis szórással,összességében eléggé megbízhatóan adta meg.A táblázatbeli mutatószámok alapján kitűnik továbbá, hogy aszámítási eljárás a fajlagos palástellenállást− az összes talajra kb. 1÷2%-kal túlbecsülte és csekély szórással,valamint alsó hibával adta meg,− a szemcsés talajokra (a viszonylag kevés adat szerint) nagyonkis szórás mellett kb. 3%-kal túlbecsülte, kifejezve,hogy az alkalmazott képlet helyesebb, mint az EC7-2 általajánlott a s=0,006 palástszorzóval végzett számítás, mert az10%-os túlbecslést okozott r 2 =0,35 mellett,− a kötött talajokra kedvezően kis szórással kb. 2%-kal alulbecsüli,tehát elég pontosan adja meg.A vonatkozó mutatószámok alapján megállapítható még, hogya számítási eljárás a fajlagos talpellenállást− a szemcsés talajokra a l b=0,6 redukciós tényezőt alkalmazvaátlagosan elég jól megadta, a szórást kifejező n i, r 2 és a 2paraméterekviszont azt mutatják, hogy ez a legbizonytalanabbparamétere a cölöpteherbírásnak,− a kötött talajokra átlagosan elég pontosan adta meg a palástellenállásokraés a szemcsés talajbeli talpellenállásokrajellemzők közé eső szórásjellemzőkkel (a kisebb regressziósegyütthatót egy-két kiugró értékpár okozza).Külön ki kell emelni, hogy− a teljes nyomási ellenállás mutatói jobbak a komponensekénél,aminek oka lehet, hogy a mért ellenállásnak a 3. ábraszerinti szétválasztása nem volt mindig hibátlan,− a szétválasztás során a palástellenállást esetleg alul-, atalpellenállást pedig túlbecsülhettük.4. A cölöpméretezés biztonsága4.1 A biztonság a régi magyarszabvány és az EC7-1alapjavaslata szerintEgy korábbi kétrészes dolgozatban (Szepesházi, 2007, 2008)értékeltük a cölöpméretezés biztonságát. Az ott ismertetettelemzéseket bizonyos részletekben, elsősorban az előbbi fejezetekbenbemutatott munkák alapján némileg módosítottuk.A vizsgálódások részleteit itt nem mutatjuk be, csak a legfontosabberedményeket foglaljuk össze.Az MSZ 15005/1 (1989), a korábbi magyar cölöpalapozásiszabvány szerint az ellenálláshoz rendelt g Rparciális (illetvebiztonsági) tényezőt három, meglehetősen tág határok közötts talán túlzottan is szubjektíven felvehető a i≤1,0 csökkentőtényező szorzataként kellett meghatározni. Evvel kellett szoroznia jellemzőnek gondolt R c;kcölöpellenállást, azaz annakmindkét komponensét azonos biztonság illette. A szorzatpróbaterhelés és átlagos építmények esetén a≈0,6 körüli lett,számításon alapuló tervezés vagy kritikus építmények eseténa≈0,5-tel számoltunk, a legkevésbé kockázatos esetekbenpedig a maximumként figyelembe vehető a=0,7-tel.Az igénybevételek oldalán az állandók az épületek esetébenaz MSZ 15021 (2000) szerint g G=1,2, a hidak esetébenaz ÚT 2-3.412 (2000), a Közúti Hídszabályzat szerint g G=1,1biztonsági tényezőt kaptak, az esetleges hatások általábang Q=1,3 értéket. A jellemző 30÷50%-os esetleges teherhányadmellett ezekből és az említett a csökkentő tényezőkből a 4.táblázatbeli parciális tényezők adódtak az igénybevételek ésaz ellenállások oldalán, azokból pedig az ugyanott látható g REglobális biztonságok.Látható, hogy a g REértékek 2,0 körül voltak, azaz megfelelteka szokásos elvárásnak, s a változásuk mértéke is ésszerűvolt, ha valóban a kockázattól függően változtak. Tapasztalatunkszerint azonban a nagyobb biztonság gyakran inkább abbóladódott, hogy a tervezők az ellenállások megállapításánakbizonytalanságától tartva túlzottan alacsony a 1értéket vettekfel, a túlzottan kicsi biztonság pedig akkor jelent meg, ha aversenyben a vállalkozók csak a maximális a=0,7 értékkeligazolták megoldásukat.Az EC7-1 szerint a cölöpök nyomási ellenállásának megfelelőségétháromféle tervezési módszer szerint lehet igazolni. KözülükMagyarországra – német kezdeményezésre (Vogt és tsai,2006) és a szomszédos országokkal egyetértésben (Workshopk Eurokody, 2006) – a 2. tervezési módszert választottuk. Eza hatások (igénybevételek) oldalán vesz figyelembe nagyobb84 2011/3 • V ASBETONÉPÍTÉS

4. táblázat: A cölöpök talajtöréssel szembeni globális biztonsága az eddigimagyar szabványok szerintIgénybevételi oldalEllenállási oldalSzerkezettípusg Eparciális tényezőjellemző értékeAz MSZ 15005:89 szerintia csökkentő tényezőjellemző értékei0,5 0,6 0,7g R= 1/a parciális tényezőjellemző értéke2,00 1,67 1,43Épületek MSZ 15021:2000 1,225 2,45 2,04 1,75Hidak ÚT 2-3.412:2000 1,175 2,35 1,96 1,68biztonságot, a talajszilárdsághoz nem rendel külön parciálistényezőt, míg a cölöp nyomási ellenállásának tervezési értékét,annak mindkét komponensét, a cölöp típusától és az ellenállásmegállapításának módjától függetlenül egységesen g R=1,1 parciálistényezővel kell számítani. A magyar nemzeti mellékletbene tényezőt módosítottuk, mert már az idézett publikációban(Szepesházi, 2007, 2008) megjelent analízis szerint is indokoltvolt, hogy az ellenállások két komponenséhez különböző, sőta cölöptípustól is függő parciális tényezőket rendeljünk.Az EC7-1 már a karakterisztikus érték meghatározásábabevisz egy biztonsági eszközt. A nyomási ellenállás próbaterhelésselmért, vagy talajvizsgálat alapján számított R c;mértékeibőlaz R c;kkarakterisztikus értéket a x korrelációs tényezőkkelkell számítani. Ezeket illetően elfogadtuk Magyarországra isaz EC7-1 alapjavaslatát, mely szerint x értéke a méretezésimódszertől és a vizsgálatok számától függ. Eszerint viszont egystatikus próbaterhelés azonos értékű lenne egy talajvizsgálatonalapuló számítással, ami nyilván csak úgy lehet érvényes, haolyan számítási módszert alkalmazunk, melynek helyességétstatikus próbaterhelés igazolta. Ezt vagy eleve a számításieljárásnak kell biztosítania, vagy az EC7-1 által kínált g R;dmodelltényezővel kell ezt elérni, melyre szintén a jelen munkaelső változata alapján adtunk a nemzeti mellékletben ajánlást.Az EC7-1 alapjavaslata szerint tehát az ellenállás oldaláng R,S=x ∙g Rösszegzett biztonság adódik ki. Ezeket a legtöbbesetben, a hidak esetében szinte biztosan, 10%-kal lehet csökkenteni,mert általában merev a cölöpösszefogás.Az igénybevételek tervezési értékének számításához azEC-ok alapesetben az állandó hatások g G=1,35, a hidak járműterheig Q=1,35, az esetleges hatások g Q=1,50 parciális tényezőtkapnak, s az utóbbiakhoz y 0i≤1,0 egyidejűségi tényezőt isrendelnek. Alapesetben a kiemelt hatáshoz y 0i=1,0 tartozik, atöbbihez y 0i=0,6÷0,7 közötti érték, illetve pl. a hidak esetébenbizonyos hatások egyidejű figyelembevételét nem kívánjákmeg. Ha részletes erőtani számítást végzünk, akkor kisebbbiztonság is elegendő. Az egyik alkombinációban a kiemelthatás is y 0i=1,0 egyidejűségi tényezőt kap, a másikban egyx tényező bevezetésével az állandó igénybevételek szorzójax∙g G=0,85∙1,35≈ ≈1,15-re csökken. Az igénybevételi oldal biztonságatehát a szerkezet jellegétől, az állandó és az esetlegeshatások arányától, az utóbbiak típusától és egyidejűségétőlfüggően változik, és lényeges, az erőtani számítás jellege is.E dolgozat készítése idején a magyar statikusok hajlanakarra, hogy a részletes erőtani számítást, illetve az ahhoz kapcsolódókisebb biztonságot preferálják (Farkas et al., 2010).A nemzetközi geotechnikai szakirodalomban ugyanakkor elehetőséggel egyáltalán nem találkozunk. Jóllehet kimondják,hogy a hatások nem az EC7-1 kompetenciájába tartozik, de azellenállási oldal biztonságát jól érzékelhetően annak feltételezésévelhatározták meg, hogy a hatás oldalán az alapszámításszerint járnak el.5. táblázat: A talajtöréssel szembeni globális biztonság az EC-ok szerintg R=1,1 ellenállásoldali parciális tényezôvelγ ξ γ Σξγ Az 5. táblázat mutatja az ellenállás- és az igénybevétel sajátbiztonságát és az azokból adódó globális biztonságot. 1,62és 2,16 közötti, jellemzően 2,0 körüli értékeket láthatunk, detegyük hozzá, ezeket csökkenteni lehetne a merev összefogás1,1 osztójával. A vizsgálatok számával csökken a biztonság,ami ésszerű, hiszen csökken a talajadottságok korlátozottmegismerhetőségéből eredő kockázat.Az első oszlopban a részletes számításhoz kiadódó 2,0-nélkisebb számokhoz az tartozik, hogy ha csak egyetlen próbaterhelésrekerül sor, akkor annak a legkedvezőtlenebb helyre kellkerülnie, így valójában ezek az értékek nem az átlagos, hanem alegkisebb cölöpellenálláshoz tartoznak. Ha az első oszlopban isaz átlagos ellenálláshoz rendelendő parciális tényezőket „szeretnénklátni”, akkor az ott szereplők kb. 1,1-szeresét, 2,1 és2,4 közötti értékeket lehet odaképzelni. Magyarországon eddignem törekedtünk következetesen arra, hogy a többnyire jellemzőegyetlen próbaterhelés (bizonyítottan) a legkedvezőtlenebbtalajkörnyezetbe kerüljön, inkább talán az átlagosnál kisségyengébb helyre telepítettük a vizsgálatot. Ezért a jellemző„egy-próbaterheléses” esetben nehéz közvetlenül összevetniaz EC7-1 szerinti tervezés biztonságát az eddigivel.4.2 A cölöpméretezés biztonságaa megbízhatóságieljárás szerintAz idézett dolgozatokban (Szepesházi, 2006 és 2007) részletesenbemutattuk a megbízhatósági eljárásnak a cölöpalapozásrakövetkezetesen végigvitt alkalmazását. Ennek azóta némilegmódosított végrehajtását itt nem közöljük, csak a számítástartalmát és eredményeit mutatjuk be.A számítás szemiempírikus képletekre támaszkodik, mertaz azokban szereplő talajparaméterek (j’ és c u) relatív szórásáralehet becslést adni. Figyelembe vettük, hogy az egyestalajparaméterektől és cölöpjellemzőktől miként függ azellenállás. Megkülönböztettük a cölöpözési technológiákat, atalajfajtákat és a méretezési módszereket. Ezek kombinációiraszámítottuk a nyomási ellenállás relatív szórását tisztán lebegő,tisztán álló és 50%-ban kombinált teherviselésű cölöpökre. Azigénybevételeket illetően a bemenő adatok és a számítási modellbizonytalanságától függően három esetet különböztettünkmeg. Ezekre a Szalai (1998) által ajánlott szórásokkal számolvakaptuk meg az igénybevételekre jellemző relatív szórást.A két oldal relatív szórásaiból a megbízhatósági eljárásképleteivel az ellenállásra lognormális, az igénybevételekrenormális eloszlást feltételezve számítottuk a g Eés g Rparciális,illetve szorzatukként a g REglobális biztonsági tényezőket a 6.táblázatban. Kiemelésre méltó, hogyV ASBETONÉPÍTÉS • 2011/3 85

6. táblázat: Az osztott és a globális biztonsági tényezôk szükséges értékei a megbízhatósági eljárás szerint különbözô cölöptervezési esetekreγ γ γ γ γ ν γ ν γ ν γ ν γ ν ν ν ν − 1,8 és 4,8 között változnak az értékek, s ha nem „nagy” azigénybevételek n Eszórása, akkor 3,0 feletti érték ritkán,csak szemcsés talajban „álló” cölöp esetén kell,− a cölöptípus 0,05÷0,45 különbséget indokol, a lebegő vertcölöphöz kell a legkisebb, a szemcsés talajban álló fúrtcölöphöz a legnagyobb g RE,− a méretezési módszerek különböző megbízhatósága0,15÷0,50 különbséget kíván, s a szükséges globális biztonságokaránya a táblázatbeli sorrendben átlagosan 1,05,− a talajfajta szerepe a „tisztán” lebegő és a kombinált teherviselésűcölöp esetén kisebb, g REjellemző különbsége 0,1,a „tisztán” álló cölöp esetében viszont 1,0 körüli,− a talpellenálláshoz – a cölöptípustól és méretezési módszertőlcsaknem függetlenül – a palástellenálláshoz rendelendőbiztonsági tényező 1,25-szörösét kell rendelni a kötött, s1,85-szörösét a szemcsés talajok esetén,− az igénybevétel bizonytalansága minden mástól függetlenül10% különbséget okoz,− a legjellemzőbb kombinált teherviselésű CFA-cölöp átlagosbizonytalanságú igénybevételre való CPT-alapú méretezéséhez2,6 körüli globális biztonság kell.4.3 A cölöptervezés biztonságikérdéseinek összegzése,javaslatok4.3.1 A biztonság összetevôinekáttekintéseA méretezés biztonságával kapcsolatos kérdésekre− a javasolt CPT-alapú számítás próbája (3. fejezet),− a korábbi magyar szabványok javaslatai (4.1. fejezet),− az EC-dokumentumok alapjavaslatai (4.1. fejezet),− a megbízhatósági eljárással nyert adatok (4.2. fejezet)alapján lehet/kell javaslatot kidolgozni.Nyilvánvalóan az EC7-1 keretei közt kell maradnunk, annakeszközrendszerét alkalmazva kell az elvárt arányos biztonságotszolgáltatni. A 7. táblázat foglalja össze azokat az elemeket,melyeket a szükséges biztonság megállapításakor figyelembekell venni, valamint azokat az eszközöket, melyekkel a biztonságalakítható. Az árnyékolt cellák jelölik, hogy a kettőtmiként célszerű összekapcsolni.4.3.2 A parciális tényezôk elvártértékeiA parciális tényezőkkel a technológia és az ellenállás-komponensekeltérő bizonytalanságait kezeljük, a talajtípusétnem, ami megfelel az EC7-1 alapjavaslatának. A technológiabizonytalanságát az eddigi szabványok általában nem vettékfigyelembe, s az EC7-1 alapjavaslatában a 2. tervezési módszersem. Az 1. tervezési módszerben viszont a talp-, illetve ateljes ellenálláshoz a technológiától függő 1,3÷1,6 értékeketjavasoltak, s 0,1÷0,4 különbség a megbízhatósági módszerszerint is indokolt. Ésszerű tehát különbséget tenni a cölöptípusa szerint az EC7-1 2. tervezési módszerében is. Ehhez azelőbbi 1,3÷1,6 értékeket 1,1/1,4 arányban kell csökkenteni,mivel az 1. tervezési módszerben az igénybevételek oldalánaz összegzett parciális tényező g E≈1,1, míg a 2-dikban g E≈1,4.Így a parciális tényezőkre 1,02÷1,26, kerekítve 1,00÷1,25adódik. Az EC7-1 nemzeti mellékletének készítésekor ezekbőlés a megbízhatósági számítások első változatából (Szepesházi,2007, 2008) indultunk ki, de a kiadódott legkisebb értéketfelvittük az EC7-1 alapjavaslatában a 2. tervezési módszerhezajánlott g R=1,1-re. Ezek szerepelnek a 8. táblázat középsőoszlopaiban.A 3. és a 6. táblázatbeli értékek azonban kissé más parciálistényezőket indokolnának. A CFA- és a fúrt cölöpök palástellenállásáravonatkozóan elegendőnek látszik a g s=1,10 érték,a vert cölöpökre pedig ezt még csökkenthetnénk is g s=1,05-re, a talpellenállást illetően azonban növelés indokolt. Úgytűnik, az EC7-1 alapjavaslatában az 1. tervezési módszerheza vert cölöpökre ajánlott 1,00 parciális tényezők túlzottanoptimisták. Mint láttuk, a 6. táblázat szerint a palást-, illetvea talpellenálláshoz szükséges g REértékeinek viszonya kötötttalajok esetében kb. 1,25 lett, tehát a vert cölöpök talpellenállásárais indokolt g b=1,05∙1,25 ≈1,30 értéket alkalmazni. ACFA- és a fúrt cölöpökre vonatkozóan a g b=1,10∙1,25=1,375értékből indulhatunk ki, s így az előbbire g b=1,35, az utóbbirag b=1,40 értéket vehetünk fel. Ezekkel valamivel kisebb globálisbiztonság adódik, mint a 6. táblázat „átlagos” oszlopaiban86 2011/3 • V ASBETONÉPÍTÉS

7. táblázat: A méretezési rendszer bizonytalanságai és kompenzálásuk eszközeilevők. A szemcsés talajokban ébredő talpellenállások viszontnagy szórásuk miatt a palástellenállások kb. 1,85-szorosát,vagyis a kötött talajokra adott értékek 1,5-szörösét követelik.Ám ha ezt alkalmaznánk, akkor megváltoztatnánk az EC7-1parciális tényezőinek rendszerét, abba a technológia és azellenállás-komponensek mellett változóként még a talajfajtátis bevinnénk. Ezért előnyösebb, ha a szemcsés talajban ébredőtalpellenállásokra is azokat a parciális tényezőket alkalmazzuk,mint a kötött talajbeliekre, és az 1,5-szörös különbségetmásként kompenzáljuk, amire rögtön kitérünk.Az előbbiek alapján adtuk meg ellenállás komponenseiheza 8. táblázat második részében látható új parciális tényezőket.A teljes ellenállásokhoz rendelt értékeket a két komponenshezrendelt értékből azzal az óvatos megfontolással „vezettük le”,hogy a középértéktől inkább a talpellenállás nagyobb értékeihezközelítettünk. Vegyük észre, hogy a CFA-cölöpök esetébenaz új javaslat szerinti értékek a régiekének kb. 1,1-szeresei. (Apalástellenállás nemzeti melléklet szerinti cellájában valójában1,0 állhatna!)8. táblázat: Javaslatok az EC7-1 parciális tényezôirecölöpellenálláspalástellenállástalpellenállásteljesellenállásparciálistényezőjeleEC7-1nemzeti mellékletcölöptípusaz új eljárás szerintszükséges értékekcölöptípusvert CFA fúrt vert CFA fúrtg s1,10 1,10 1,10 1,05 1,10 1,10g b1,10 1,20 1,25 1,30 1,35 1,40g t1,10 1,15 1,20 1,20 1,25 1,304.3.3 A szemcsés talajban ébredôtalpellenállások bizonytalanságánakkezeléseA szemcsés talajban ébredő talpellenállások kirívóan nagyszórása már többször előkerült. Ennek a technológiai okaiköztudottak, s a talajmechanikai okát is jól ismerjük: a fajlagostalpellenállás rohamosan nő a belső súrlódási szöggel.Markánsan csökkentik viszont az előforduló gyenge zónák,amit a CPT-alapú számítás figyelembe vesz. A megbízhatóságiszámítás szerint (6. táblázat) e hatások még „átlagos terhelési”esetben is g RE≈4,0 globális biztonsági tényezőt kívánnának. AzEC7-1 2.4.2 fejezet (2) bekezdésének és az MSZ EN 1990(2005) alapszabvány B mellékletének a szellemében azonbane kedvezőtlen hatásokat nem a parciális tényezők növelésével,hanem különösen gondos, szakszerű mérnöki eljárásokkal kellelhárítani, hogy ne tegyük általában is gazdaságtalanná a tervet.Ennek megfelelően ahol a talp szemcsés talajba kerülhet,− nagyon gondos, részletes talajfeltárást kell végeznünk, nagyfigyelmet fordítva a gyenge zónákra,− alapos mérlegeléssel kell kijelölni a cölöptalp szintjét,− ajánlatos próbaterhelésre alapozni a tervet, ha az ellenállásmeghatározó része a szemcsés talajbeli talpellenállás,− meg kell keresni a tervezési terület leggyengébb helyét, sott kell végrehajtani – ha arra alapozunk – a próbaterhelést,s legyen mindig e helyen CPT,− a leggyengébbnek gondolható helyeken legyen CPT vagymás talajvizsgálat – ha arra alapozunk – s ezek kerüljeneka számításon alapuló méretezés talajszelvényei közé,− óvatosan kell megállapítani a CPT-alapú méretezéskor aCFA- (és a csavart) cölöpök talpellenállását, helyes alkalmaznia l b=0,6 redukciós tényezőjét (mellékesen: a 0,6éppen kompenzálja az 1,5-szeres biztonsághiányt),− mérlegelni kell, hogy mennyiben terjeszthetők ki a próbaterhelésselvagy számítással megállapított ellenállások ateljes tervezési területre,− nagy figyelmet kell fordítani a technológiai utasításokra,pl. meg kell adni a megfelelő talpszint munkaközi megállapításánakkritériumait (abszolút szint, mélység, elvártbehatolási ellenállás stb.),− következetes minőségellenőrzési rendszert kell működtetni,melynek kulcseleme a cölöpözési jegyzőkönyv és annakgyors értékelése,− szigorúan ellenőrizni kell, hogy a szerkezeti cölöpök minőségenem rosszabb a próbacölöpénél.4.3.4 A korrelációs- ésmodelltényezôk felvételeA korrelációs tényezőkkel veszi figyelembe az EC7-1 a méretezésimódszerek különböző megbízhatóságát, beleértve avizsgálatok számát is, amely valójában a talajkörnyezet térbeliváltozásaiból származó bizonytalanságot hivatott kezelni. Amódszerek egymáshoz viszonyított értékét éppen azért nehézértelmezni, mert belépett a vizsgálatszám, s egyéb szabályokis nehezítik az összevetést. Összességében azonban mégis aztlehet gondolni, hogy az egyes méretezési módszerekre a 6.táblázatban kiadódott g REglobális biztonsági tényezők arányaiösszhangban vannak az EC7-1 x meankorrelációs tényezőinekarányával. Ezért nincs ok arra, hogy ez utóbbiaktól, melyekegy jól átgondolt rendszert alkotnak, eltérjünk.E rendszernek azonban van egy látszólag gyenge pontja:azonos x mean=x min=1,40 korrelációs tényezőt rendel a nyomásiellenálláshoz, akkor is, ha azt egyetlen próbaterhelés, illetveha egyetlen talajvizsgálat (valójában egy talajszelvény) alapjánV ASBETONÉPÍTÉS • 2011/3 87

határozzuk meg. E nagyon ellentmondásosnak gondolhatóhelyzetet valójában feloldja az a követelmény, mely szerintcsak olyan talajvizsgálaton alapuló számítás alkalmazható,melyet próbaterhelés igazolt. Félő azonban, hogy ezt szigorúannem tartják majd be, s így visszaélve az azonos értékű korrelációstényező által nyújtott lehetőséggel, egy próbaterheléstegyetlen, nyilván sokkal olcsóbb talajvizsgálattal (pl. CPT-vel)helyettesítenek, anélkül, hogy ahhoz valóban kalibrált számításimódszert társítanának. E veszélyt a modelltényezők alkalmazásávalés alkalmas eljárási szabályokkal célszerű kivédeni.A g R;dmodelltényezővel lehet az EC7-1 szerint a talajvizsgálatonalapuló számítás bizonytalanságait kezelni, s nem kell eza statikus próbaterheléshez. A nemzeti melléklet szerint akkoralkalmazandók, ha egyszerre igaz, hogy− az alkalmazott eljárás kidolgozásakor a talajjellemzőketigazolhatóan átlag-, s nem karakterisztikus értékekkel vettékfigyelembe,− a tervező is a talajjellemzők átlag-, s nem a karakterisztikusértékeit alkalmazza.A modelltényező 1,1 lehet, ha CPT-, 1,2, ha laboratóriuminyírószilárdsági, 1,3, ha azonosító talajvizsgálatok alapjánfelvett fajlagos cölöpellenállásokkal dolgozunk.A 2. fejezetben bemutatott CPT-alapú eljárás a CPTcsúcsellenállásokatmért értékükkel használja fel, ami azelőbbi definíció tekintetében átlagértéknek számít. A számítottellenállásokat a próbaterheléssel mért ellenállásokkal közvetlenülösszevetve kalibráltuk az eljárást, ami szintén indokoljaa modelltényező alkalmazását. A 3. táblázatban szereplő a 1meredekségek jellemzik az átlagértékek megfelelőségét, aza 2meredekség pedig azt fejezi ki, hogy a számított érték hányadrészénéllehet 5% valószínűséggel kisebb a mért érték.Az a 1/a 2viszonyszám 1,13 és 1,37 között változik, az átlaga1,25, s éppen ez az 1,25, illetve ennek reciproka adódott ki a63 CFA-cölöp teljes nyomási ellenállására a 3.3. ábrán is. Azátlagosnál nagyobb arányokat a talpellenállásokra kaptunk, sfőleg a szemcsés talajokra, de azok bizonytalanságát az előbbiekszerint gondos eljárásokkal kell kompenzálni.A 8. táblázatbeli új javaslat a CFA-cölöpök teljes nyomásiellenállásához éppen g t=1,25 parciális tényezőt rendel, ez tehátáltalában önmagában is éppen biztosítaná, hogy legfeljebb azesetek 5%-ában legyen kisebb a mért ellenállás a számítottnál.Ezekkel dolgozva a CFA-cölöpök és az alkalmazott CPT-alapúeljárás esetében modelltényezőre már nem lenne szükség.Egy másik lehetőség azonban két okból is jobb megoldásnaklátszik. A számértékek szerencsés egybeesését kihasználvamegtehetjük azt is, hogy a nemzeti mellékletben korábbanelfogadott g s=1,10 g b=1,20 és g t=1,15 parciális tényezőknélmaradunk, és alkalmazzuk a nemzeti mellékletben a CPTalapúszámításhoz ajánlott g R;d=1,1 modelltényezőt is. Aminta 8. táblázat kapcsán ugyanis már rámutattam, ezek szorzatakb. éppen a javasolt új parciális tényezőket eredményezi, tehátaz eljárás megfelel a most megállapított biztonságigénynek.E megoldással járó előnyök egyike praktikus: így nincsszükség az EC7-1 nemzeti mellékletének módosítására. Amásik előnyt az adja, hogy így a CPT-alapú számítás a statikuspróbaterheléshez képest kap egy 1,10 többletszorzót,s ezzel talán elhárul a korrelációs tényezők kapcsán említettveszély. Az 1,10 modelltényezővel egy egyetlen CPT-n alapulócölöpalapozási terv 10%-kal drágább lesz annál, mint amelyegyetlen próbaterhelésen nyugszik, ha a kettő (lényegében)azonos nyomási ellenállást mutat ki.A korrelációs- és modelltényezőhez kapcsolódóan indokoltmég egy eljárási szabály bevezetése. Célszerű kikötni, hogya CPT-alapú számítást csak azzal a feltétellel lehessen alkalmazni,hogy az egyben kezelt tervezési területen legalább 3CPT készül. Azt is indokolt rögzíteni, hogy ha statikus próbaterhelésalapján kívánnak tervezni, akkor előtte legalább 4talajszelvényt kelljen felvenni annak megállapításához, hogyhol a geotechnikai szempontból legkedvezőtlenebb hely.4.3.5 Az igénybevételi oldal hatásaA globális biztonság az igénybevételi oldalon figyelembe vettg Eösszegzett parciális tényezőtől is függ. A 6. táblázatban azegyes méretezési eljárásra vonatkozó blokkok középső oszlopábanszerepelnek az igénybevételek „átlagosnak” minősítettbizonytalansága esetén szükséges g REértékek. Ezekhez amegbízhatósági eljárás szerint g E=1,40 összegzett parciálistényezőt kellett alkalmazni, mely éppen azonos a magasépítésiszerkezetek EC szerinti alapszámítására jellemző értékkel (5.táblázat). Ha tehát az igénybevételeket az alapszámítás g G=1,35és g G=1,50 parciális tényezőivel számítjuk, akkor átlagos bizonytalanságúterhekre megfelelő biztonságot kapunk.A 6. táblázat blokkjainak jobb oldali oszlopai a részletesszámítására jellemző g E=1,27 összegzett parciális tényezőrevonatkoznak, így az ebben kiadódó g REglobális biztonsági tényezőka középső oszlopbelieknek a 90%-a. Ennyire csökkennetehát a biztonság, ha a részletes számítás esetén megengedettkisebb biztonsággal számolnánk az igénybevételeket. Feltételezhetjükazonban, hogy egy részletes számítás fedezi ezt acsökkenést, tehát a valódi biztonság ugyanakkora lehet, mint azalapszámítás esetén. A jobb oldali oszlopban szereplő g REértékekegyébként talán még önmagukban is elfogadhatók, hiszena kombinált teherviselésű cölöpre vonatkozóan a 2,0 értéketszinte mindig meghaladják. Összességében tehát kijelenthető,hogy a cölöpalapokat a részletes számítással meghatározottkisebb biztonságú igénybevételekre is szabad méretezni.A blokkok bal oldali oszlopai az igénybevételek nagyobbbizonytalansága esetén szükséges g REértékeket mutatják. Azigénybevételek összegzett g E=1,53 parciális tényezője tényezőtúlzottan nagy, ilyent az EC-ok közvetlenül nem ajánlanak. AK FI=1,1 kockázati tényezővel az átlagos eset g E=1,40 értékébőlviszont lényegében ez következne. Ezekkel a globális biztonságis 1,1-szeres lenne, s azzal a költségek hasonlóan nőnének.Az MSZ EN 1990 (2005) szerint azonban helyesebb gondos,szakszerű munkával elkerülni az igénybevételek ilyen nagybizonytalanságát, amire még visszatérünk.Ide tartozik, hogy az EC7-1 megengedi a x korrelációs tényezők1,1-szeres csökkentését, ha merev a cölöpösszefogás.Ilyen kialakítás esetén ugyanis a leginkább terhelt cölöptől aszomszédosak átveszik a teher egy részét, ha annak süllyedésea törési állapotot közelítve aránytalanul nő. A csökkentésrőlalapszámítás esetén általában egyedileg kell dönteni, s valószínűlegaz esetek nagy részében szabad vele élni, de ilyenkorindokolt a cölöpcsoportok teherbírásának fokozott ellenőrzése.A részletes számítás esetén viszont, ha a „részletesség” kiterjeda merevségek figyelembevételére és a pontos teherelosztásmeghatározására is, akkor a csökkentés már nem alkalmazható.4.3.6 További megfontolásokAz építmények rendeltetéséből eredő kockázat kérdése azEC7-1 szerinti tervezésben nem jelenik meg olyan közvetlenmódon, amiként eddig az MSZ 15005 szerinti tervezésnekaz a 2csökkentő tényezőről szóló döntéssel része volt. Olyanmértékben talán nem is volt helyes a tervezőre bízni a gazdaságikárnak és az emberélet veszélyeztetésének a megítélését, mertaz túlzott szubjektivitáshoz, lényegesen eltérő biztonsághoz ésgazdaságossághoz vezetett. 2004 óta az autópályahidak cölöpalapozásánaktervezésében már alkalmaztunk is egy általunkkidolgozott és a hídtervezők, valamint a geotechnikusok által88 2011/3 • V ASBETONÉPÍTÉS