2. Az alap alatti és az alap melletti talaj­törés (GEO teherbírási határ­állapotok)

A hasábalapok a talajba való befogás révén a függőleges erők egy nagyobb részét az alapozási síkon, a vízszintes erők és a nyomatékok egy nagyobb részét az oldalfalakon adják át a talajnak. A terhelések jellemzője a viszonylag kicsiny függőleges erő és az oszlopok miatti nagyobb nyomaték. Ez a sajátosság a függőleges irányú talajtörés vizsgálatakor megtévesztő lehet, mivel a jelentős hajlítási merevség miatt a terhelések felhordása után az alapsík a függőleges tengellyel együtt azonos mértékben elfordul, ezáltal növeli a külpontosságot, ami a függőleges teherbírás csökkenéséhez vezet. Ezért a függőleges irányú talajtörést együtt kell vizsgálni az oldallapokon keletkező passzív földellenállás kimerülésével.

Az alap alatti talajtörés

Erre a GEO típusú teherbírási határállapotra a következő egyenlőtlenség teljesülését kell kimutatni:
Vd  ≤ Rd
Vd : az alapot terhelő függőleges erő tervezési értéke, melyben szerepelnie kell az összes függőleges erőnek. Értékét az erők karakterisztikus értékéből a parciális tényezőkkel való szorzás útján kapjuk (lásd feljebb).
Rd : a talajtörési ellenállás függőleges erőként értelmezett tervezési értéke, melyet drénezett vagy drénezetlen körülményekre számítunk.
Mind a drénezetlen, mind a drénezett viszonyokra az MSZ EN 1997-1 D melléklete tartalmaz számítási módszert.
A talajtörési ellenálláshoz rendelt par­ciális tényezőt az R2-s értékcsoportból választjuk, értéke: γ(R,v) =1,4.
Töltésbe kerülő nagyobb méretű alaptestek esetében fordulhat elő, hogy a törési ellenállás rézsű felé eső csúszólapja a rézsűn kívülre ér. Ilyen esetekben a talajtörési ellenállás az alapsíkról indított kör vagy logaritmikus spirális csúszólapokon számított legkisebb nyírási ellenállással lesz egyenlő. A minimális nyírási ellenállást több csúszólap vizsgálatával kell megkeresni. Frekventált, nagy terhelésű oszlopok alapjainak méretezését célszerű végeselemes módszerrel készíteni.

Az alap melletti talajtörés (nyomatéki teherbírás, GEO határállapot)

Ebben a vizsgálatban ellenőrizzük, hogy az alapra működő külpontos erők hatására bekövetkező billenés nem okoz-e talajtörést az alaptest oldalfelületén. A billenéskor keletkező talajreakciókat a 3. ábrán láthatjuk.

A vizsgálat során kis elmozdulásokat tételezünk fel, ekkor fennállnak a következő összefüggések: η ≈ sinη ≈ tgη
Feltételezzük továbbá, hogy billenéskor a talajfeszültségek a rugalmas tartományban maradnak, ezért a keletkező feszültségek arányosak az elmozdulásokkal (Winkler–Zimmermann-féle rugalmas ágyazási modell) p=C∙y
A függőleges ágyazási tényező az alaptest alatti feszültség és a süllyedés hányadosából számítható:

A vízszintes ágyazási tényező:

(1)

Az összefüggésben σK a K pontban keletkező vízszintes feszültség, melyet a passzív földnyomás arányossági feltételéből lehet meghatározni.
A billenés:
(2)

Az összefüggésben az ao az alaptest pályával párhuzamos, külpontossággal csökkentett dolgozó hossza. A billenés ismeretében számítható a talajreakciókból keletkező nyomaték, az Mη . Az Mη =Mxd  feltételből pedig iterációval meghatározható a billenés tervezési értéke, az: ηd. A K pontban keletkező vízszintes feszültség tervezési értékét a

szorzatból kapjuk, melyre teljesülni kell a

feltételnek.
A feltétel teljesítésével egyidejűleg teljesül az Mηd ≥ Mxd nyomatéki egyensúlyi követelmény is. Megemlítem, hogy az oldallapon működő talajreakcióra parabolikus eloszlás is megengedhető, mint azt a 3. ábrán szaggatott vonallal ábrázoltam.
Ha a rézsű felé eső törési feltételt vizsgáljuk, akkor figyelembe kell venni, hogy a rézsű miatt csak csökkentett passzív földnyomás keletkezhet, melyet közelítően az alábbi összefüggésből számíthatunk:
(3)
Itt  φk és ck a talaj hatékony súrlódási szögének és hatékony kohéziójának karakterisztikus értékeit jelöli. A 4. ábra felső diagramján egy nagy terhelésű hasábalap nyomatékát ábrázoltam a külpontosság függvényében.

A diagramon jól megfigyelhető, hogy a függvény iránytangense e = b/6 = 0,4 m-nél és e = b/4 = 0,6 m-nél szignifikánsan csökken, kb. e = b/3,2 = 0,75 m külpontosságnál pedig a nyomatéki teherbírás kimerül.
Az alsó diagram ugyanezen alaptest nyomatéki teherbírását mutatja a billenés függvényében, érdemes megjegyezni, hogy a nyomaték cca. η = 0,004 értékig egyenesen arányos a billenéssel.