A MÁV Zrt.-nél 2014-ben közel ötéves szerkesztőmunka eredményeként vezették be az új – kétkötetes – D.11.-s Utasítást, amely az EC-kkel összhangban szabályozza a vasúti alépítménnyel kapcsola­tos építési, tervezési, fenntartási munkákat, és azt a vasúti alépítményt érintő közbeszerzési eljárásoknál is kötelezően alkalmazni kell.
A jelen írás legfőbb célja, hogy segítséget és tájékoztatást nyújtson – elsősorban a nem építőmérnök végzettségű – tervezőmérnököknek a geotechnikai szabványok értelmezéséhez, alkalmazásához a címben megjelölt tervezéssel összefüggő kérdésekben.

Amit az Eurocode-okról érdemes tudni

A geotechnikai tervezést – több részből álló tartószerkezeti Eurocode-program részeként – az MSZ EN 1997-1:2006 1. rész: Általános szabályok, valamint az MSZ EN 1997-2: 2008 2. rész: Geotechnikai vizsgálatok megnevezésű szabványok szabályozzák.
Az MSZ EN 1990:2002/A1:2008 szabvány rögzíti a tartószerkezetek tervezési alapjait, a biztonságot, a kockázatkezelést, a hatáskombinációkat, az egyidejűségi tényezők alkalmazását, a tervezési állapotokat, a teherbírási és használhatósági állapotokat.
A tartószerkezeteket érő hatásokkal-terhekkel az MSZ EN 1991 jelzésű szabványsorozat foglalkozik, így a geo­technikai szerkezetek tervezésénél is az abban ismertetett módszereket, eljárásokat kell alkalmazni. A beton-, acél- és faanyagú, továbbá az öszvérszerkezeteket is az említett – az anyagnak megfelelő – szabvány szerint kell tervezni.
A tartószerkezetek szeizmikus hatásokra történő méretezését az MSZ EN 1998-1:2008 szabvány ismerteti. E szabvány előírása szerint az altalajt a földrengésveszély szempontjából minősíteni kell, ezt a minősítést az EN 1997-1 EC7 szerinti talajvizsgálati jelentésnek kell tartalmaznia. Az MSZ EN 1998-5:2009 tartalmazza – az MSZ EN 1997-1 kiegészítéseként – az alapozásokra, megtámasztószerkezetekre és az altalajra vonatkozó vizsgálati rendelkezéseket, valamint a földrengésállóságra történő tervezés sajátos követelményeit.
A tartószerkezeti szabványokhoz nemzeti mellékletek (NA) tartoznak, melyek tartalmazzák a hazai viszonyokhoz igazított előírásokat.

A geotechnikai tervezés

A geotechnikai tervezési követelményekhez a projekteket az MSZ EN 1997-1 szabvány 2.1. pontja, a vasútépítési tervezéseknél a D.11. Utasítás I. kötet 4.4. pontja geotechnikai kategóriákba sorolja. A helyszíni körülményektől, a környezeti kölcsönhatásoktól, a talajviszonyoktól és a geotechnikai szerkezet bonyolultságától, méretétől függően három kategóriát értelmez.
A besorolástól függően kell megválasztani [1]:
– a feltárások és laboratóriumi vizsgálatok módszereit, jellegét és mennyiségét;
– a tervezési módszereket, a vizsgálandó határállapotokat;
– a geotechnikai szerkezeteket, a kivitelezési technológiát.
A kategóriákat mind a szabvány, mind a D.11. részletesen tárgyalja. A vasútépítési projektek vonatkozásában a kategóriákról jó áttekintést nyújt az 1. táblázat.

A besorolásra a vállalkozó és a geo­technikus mérnök tesz javaslatot, melyet a megrendelő és az üzemeltető közösen fogad el. A geotechnikai kategóriát a tervezési szerződésben ajánlott/kell rögzíteni, mivel jelentős pénzügyi és határidővonzata van, valamint a közreműködők körét is meghatározza.
A kategóriabesorolást a geotechnikai információk növekedésével időről időre, de egy-egy tervezési fázist követően mindenképpen felül kell vizsgálni, és amennyiben szükséges, módosítani kell. Vonalas létesítményeknél a besorolást kisebb jellemző egységekre érdemes bontani.
A címbeli tervezési feladatnál javasol­ható a következő felosztás:
1. kategóriába sorolhatjuk: az egyenes pályán, 50 kNm-nél kisebb nyomatékkal terhelt, alacsony töltésben vagy sekély bevágásba kerülő alapokat, kevésbé változékony talajviszonyok közötti, víztelenítés nélkül megépíthető alapokat.
A 3. geotechnikai kategóriába ajánlott/kell sorolni, ha az alábbiak valamelyike teljesül: ha a talajviszonyok kedvezőtlenek: különösen tőzegek, puha szerves talajok vagy folyósodásra hajlamos talajok jelenléte esetén; ha a munkagödör víztelenítés és megtámasztás nélkül nem emel­hető ki; 90  kNm-nél nagyobb nyomatékkal terhelt síkalapokat, magas töltésbe vagy mély bevágásba kerülő alapokat, mélyalapozással készülő alapokat.
A 2. kategóriába kell sorolni az 1. és 3. kategóriákba nem sorolt alapok tervezési projektjeit.
A kategóriákat a D.11. I. kötet 4.4. pont (6) bekezdése részletesen ismerteti, kétség esetén az abban foglaltakat kell figyelembe venni.
A tapasztalatok alapján a vasútépítési projektek meglehetősen mostohán kezelik a felsővezeték-tartó oszlopok alapozásához szükséges talajfeltárásokat. Többnyire megelégednek a vasúti pályához készített feltárásokkal. Ezek sűrűsége, mélysége és főleg a helye – szerencsés esetben – közel eshet a tervezési követelményekhez. A projektek a kiegészítő feltárási és laborvizsgálati igényeket a költségekre és a szoros határidőkre hivatkozással ritkán tolerálják. Emiatt a tervezők kompromisszumos, többnyire gazdaságtalan megoldásra kényszerülnek. Valamelyest jobb helyzetben vannak az önálló villamosítási projektek, mivel az engedélyezési tervek oszlopkiosztása kevésbé változik, így ezek alapján kijelölt feltárások helye, mélysége jobban illeszkedik az igényekhez.
A talajfeltárások mennyiségére, sűrűségére és mélységére az MSZ EN 1997-2:2008 szabvány B melléklete és a D.11. Utasítás tartalmaz tájékoztatást.
Az alapozási tervezés kulcskérdése a talajjellemzők ismerete. A tervezéshez szükséges geotechnikai adatokat a talajvizsgálati jelentésnek kell tartalmaznia olyan módon, hogy abból a karakterisztikus értékek meghatározhatóak legyenek.
Az MSZ EN1997-1 szabvány 2.4.5. pontja, egyéb más lényeges szempont mellett, az alábbiak szerint rendelkezik: „A geotechnikai paraméterek karakterisztikus értékét a vizsgált határállapot bekövetkezésére kiható érték óvatos becslésével kell megválasztani.”

A térszín karakterisztikus értékére mért vagy tervezett szinteket lehet elfogadni. A talajvízszint karakterisztikus értékét általában mérésekből becsült maximális talajvízszintre vehetjük fel, de mindig mérlegelni kell az adott körülményeket.
Az alapok viselkedését meghatározó talajzónák mérete jóval nagyobb, mint a feltárásokból vett talajminták által képviselt térfogat, tehát a laborvizsgálatok adatai csak az ezekre vonatkozó átlagértékeknek tekinthetők. A fentiekből következik, hogy a karakterisztikus értékeket ezen „átlagok óvatos becslésével” szabad felvenni.
A szilárdsági és alakváltozási jellemzői­nek karakterisztikus értéke a tervezett szerkezet vizsgált határállapotára vonatkozó viselkedésétől is függ: Ha az alaptest (pl. egy darupálya gerendája) talajtörés esetén képes áthárítani a terheléseket a szomszédos keresztmetszetekre, akkor a karakterisztikus értékeket a gerenda egész hosszára vonatkozó átlagértékek figyelembevételével lehet kiválasztani. Azoknál a szerkezeteknél, melyek nem képesek a szomszédos alapokra hárítani a terhelést (ilyeneknek kell tekinteni a felsővezeték­tartó oszlopok alapjait is), a karakterisztikus értékekhez csak az alap alatti és melletti talajzóna átlagos adatait vehetjük figyelembe.
Az MSZ EN 1997-1 ajánlása szerint, ha statisztikai módszereket alkalmazunk, akkor „…a karakterisztikus értékeket célszerű úgy származtatni, hogy a vizsgált határállapotot meghatározó kedvezőtlen érték számított valószínűsége ne legyen nagyobb 5%-nál.” A statisztikai számításokhoz részletes útmutatót az [1]-ben találunk.
A továbbiakban a legtöbbször alkalmazott, befogott – a felsővezetéki szakmai elnevezés szerint – „hasábalapok” vizsgálatát ismertetem.

Síkalapok méretezése

Az MSZ EN 1997-1: 2006, (EC 7) 6. fejezete foglalkozik a síkalapok vizsgálatával.
A 6. fejezet részletesen ismerteti a tervezési és kivitelezési szempontokat, melyek közül – tekintettel e cikk terjedelmi korlátaira – most csak a hasábalapok határállapotainak vizsgálatával foglalkozunk. Külön is bemutatjuk a vasúti forgalomból adódó hatásokat és igénybevételeket.
A méretezést a 2. módszerrel végezzük el. Ennél a módszernél a parciális tényezőket a hatásokhoz vagy az igénybevételekhez rendeljük. Az ellenállások tervezési értékét a nyírószilárdság karakterisztikus értékeiből és a hozzájuk rendelt parciális tényezőkből számítjuk (lásd még az NA 9.1.-ben). A parciális tényezők értékeit a 2., 3., 4. táblázat tartalmazza.
Az MSZ EN 1997-1 6.4. pontja szerint síkalapok vizsgálatára a közvetlen tervezési eljárás alkalmazható, ahol az egyes határállapotokra a hatásnak megfelelő számítási modelleket használunk.