Georáccsal erősített hídfő – jól bevált technológia

A „nagy sikerre való tekintettel” várható volt, hogy olyan exluzív környezetben is megjelenik, mint a hídépítés, illetve hídalapozás.

A Gradex Kft. fennállása során számos sikeres, látványos támfalépítéssel járult hozzá a bevezetőben említett referenciamennyiséghez. A geoműanyagok építőipari alkalmazásának eddig Magyarországon kiaknázatlan területe a hídépítés. Abban, hogy e szegmensben nem terjedtek el ezek a szerkezetek, nagy szerepet játszottak a 90-es évek második felében bekövetkezett károsodások: az M1, az M2 mentén, valamint Budapesten a Helsinki úton. E károsodott szerkezetek mindegyike H-elemes homlokfelületű vasalttalaj hídfő volt.

A károsodott H-elemes hídfők jellemző keresztszelvénye

 

Pálossy, Scharle, Szalatkay: a tervezési segédlet ajánlása

 

A British Standard ajánlása

Nagyon sok neves szakértő vizsgálta ezeknek a tönkremeneteleknek az okát, számos tanulmány született, mely ezeket taglalja (lásd: dr. Szepesházi Róbert). Bizonyosodjunk meg arról, hogy az általunk kínált megoldás teljes mértékben kizárja ezeket a hibalehetőségeket!

Ezek voltak a károsodások okai:

- szalagok esetében:

• nagy és változó alakváltozási képesség,

• rideg viselkedés,

• kúszás, öregedés,

• alkáli-korrózió,

- fal és szalag kapcsolatában:

• csuklós helyett befogott kapcsolat,

• roncsoló megszorítás,

• éles perem,

- szerkezetben:

• a homlokfalat felültették a szerkezeti gerendára, ezáltal a homlokelemek és az erősített háttöltés között jelentős süllyedéskülönbség alakulhatott ki,

- külső hatások:

• a napi, ill. évszakonkénti hőmérséklet-változásokból adódó vízszintes mozgások.

E tényezők együttes előfordulása vezetett oda, hogy a fent említett helyszíneken tönkremenetelek következtek be.

Ezeket a károsodásokat mintegy tíz évvel megelőzve már foglalkoztak Magyarországon is szakemberek az erősített, ill. vasalttalaj hídfők témakörével. A Pálossy, Scharle, Szalatkay nevekkel fémjelzett tervezési segédlet kitér az ilyen megoldásokra. Az ő mintakeresztszelvényeikben két alapeset jelenik meg: az egyik egy igazi erősített hídfő, a másik pedig a magyarországi károsodásokhoz „hasonló” megoldás.

A homlokelemek közé rögzített georács

Az általunk képviselt Tensar Internationale a British Standard ide vonatkozó részét veszi alapul. Ebben is két ajánlás található az erősített talajhídfők kialakítására. Az első a fenti tervezési segédlet igazi erősített hídfőjével megegyező szerkezetet mutat, a második pedig szintén egy kombinált megoldást szemléltet.

Gazdaságilag legelőnyösebb az úgynevezett „igazi” erősített talajhídfő kialakítása, ennek megfelelően a világban ez a legelterjedtebb megoldás. Ennek lényege, hogy a híd terhét közvetlenül terheljük rá a talajtámfalra úgy, hogy annak tetején kialakítunk egy monolit vasbeton fogadógerendát a homlokfelület mögött, jellemzően 1 méteres távolságban. Ennek a fogadógerendának a méreteit úgy kell megválasztani, hogy annak alsó síkján a támfalra ható függőleges megoszló erő ne legyen nagyobb, mint 150-250 kPa.

Ezen a terhelési tartományon belül maradva biz- tosítható, hogy a viszonylag kis felületre koncentrálódó hídteher ne okozzon a megengedettnél nagyobb alakváltozást sem a támfal felső síkján, sem pedig a homlokfelületén.

Németországi „egy az egyes” kísérleti fal metszete

Az erősített földhídfő egy hagyományos georácscsal erősített talajtámfal, amely rendszerint valamilyen méretű, előre gyártott betonelem homlokfelülettel van ellátva. Ez a homlokfelület függőleges vagy közel függőleges. A hajlásszög a kiválasztott elem típusától függ. A súlytámfalakra vonatkozó „ökölszabálytól” eltérően itt nem a magasság 2/3-a a jellemző szélesség, hanem magasságtól függetlenül minimum 7 méter. Ettől csak felfelé lehet eltérni, amennyiben a méretezés során ez indokolttá válik.

A hídfők homlokfelülete mögött minden esetben a szükséges szilárdsággal bíró HDPE-georács van kifeszítve. A mellékelt képen a TW’ típusú betonelem és a hátrahorgonyzó georács kapcsolata látszik. Ez a csuklós kapcsolat biztosítja, hogy a georácsok ne tudjanak kihúzódni a betonelemek közül, a helyükön tartsák azt. Ezek a georáccsal erősített hídfők a terhek hatására együtt mozdulnak, együtt süllyednek a háttöltéssel.

Az első georács erősítésű hídfő Németországban, Ilsenburgnál épült az Ilsen folyó felett, 1999-2000-ben

A süllyedések mértéke egzaktul számolható, tervezhető tényező, melyet mind az építésnél, mind pedig a tervezésnél figyelembe kell venni. Természetesen vannak olyan körülmények, ahol a süllyedések mértéke vagy pedig azoknak időbeni elhúzódása megkérdőjelezi ennek a hídfőnek az alkalmazhatóságát. Ennek ellenére kijelenthetjük (már csak a referenciákra való tekintettel is), hogy minden altalajadottság mellett alkalmazható technológia. Miért állítjuk ezt? Amennyiben a süllyedések időbenisége a kritikus tényező, megfelelő sűrűséggel letűzött függőleges szalagdrénekkel orvosolható ez a probléma. Abban az esetben, ha a süllyedések mértéke válik kritikus körülménnyé a híd kialakítása szempontjából, akkor vagy adott mélységben georáccsal erősített talajcserét hajtunk végre, vagy a megfelelő mélységben stabilizáljuk az altalajt. Ez a stabilizáció lehet oszlopszerű vagy tömbszerű, a helyi adottság függvényében.

Ezeknek a hídfőknek az építhetőségét számos kísérlet bizonyítja. Az egyik ilyen „egy az egyes” kísérletet Németországban hajtották végre a K1355 Ilsenburgi projekt kapcsán. Itt egy közel öt méter magas, georáccsal erősített támfalat építettek homlokelemek nélkül, az ún. visszahajtásos technológiával. Ennek az a lényege, hogy félméterenként becsomagolták a tömörített szemcsés anyagot. A kísérlet két fázisból állt. Az elsőben a dilatációk nélküli hidak esetében a hőmérséklet-változásból adódó vizszintes terhelést szimulálták. A második részben a támfalat a felső síkján elhelyezett, 1 m széles gerendán keresztül terhelték a fent ajánlott terhelés háromszorosáig: 650 kPa-ig. A terhelés során nem következett be tönkremenetel, a szerkezet nem érte el a végső határállapotát. A gerenda alatti függőleges alakváltozás, valamint a homlokfelületben mutatkozó „kihasasodás” az elvárt tartományon belül maradt. Ez a kísérlet nagy lendületet adott a georáccsal erősített hídfők elterjedésének.

2012-ben volt szerencsénk ideiglenes hídfőként alkalmazni vasalttalaj hídfőt. Pilisvörösváron a Kálvária utca forgalmának átvezetését kellett megoldani a vasútvonal fölött. Közel egy évig látta el két acélhálós homlokfelületű talajtámfal ezt a feladatot. A terhelés hatására mind a függőleges, mind pedig a vízszintes alakváltozások a várt, illetve számított értéktartományon belül maradtak. Kijelenthetjük, hogy az eredmény meggyőző, a szakma számára pedig elgondolkodtató: hogyan lehet, hogy egy ilyen jól működő rendszer tiltólistán van annak ellenére, hogy változatos, esztétikus megjelenése mellett számos műszaki, gazdasági és járulékos előnye van?

Előnyök:

• rövidebb hídgerenda,
• kétnyílású helyett egynyílású híd,
• nem kell cölöpalap,
• az úszólemez elhagyható (elmaradnak az úthibák),
• a betonelemek nem igényelnek felületi bevonatot,
• olcsóbb fenntartás.

 

Tóth Gergő okl. építőmérnök