Tartószerkezet-rekonstrukciós Szakmérnöki Képzés

Átírás

1 IRODALOM MŰEMLÉKEK FENNTARTHATÓSÁGA, MEGOLDÁSOK ÉS (ELFOGADHATÓ) KOMPROMISSZUMOK Dr. Sajtos István BME Építészmérnöki Kar Szilárdságtani és Tartószerkezeti Tanszék [Victoria, 2003] Az építészeti örökség vizsgálatának, megőrzésének és szerkezeti-helyreállítási elveinek kartája. ICOMOS Charter, Victoria Falls, Zimbabwe, 2003 Guidelines for the analysis, conservation and structural restoration of architectural heritage. ISCARSAH: International Scientific Committee for Analysis and Restoration of Structures of Architectural Heritage, Barcelona 2005 [NARA, 1994] Narai dokumentum a hitelességről. Nara, Japan, 1994 [ROCA, SAHC] History of construction and conservation. Advanced Master in Structural Analysis of Monuments and Historical Constructions, SAHC Teaching material of prof. P. Roca, Universitat Politéchnica de Catalunya 1

2 TARTALOM I. BEVEZETÉS I. Bevezetés II. Tartószerkezet helyreállítás III. Földrengés IV. Összefoglalás [ROCA, SAHC] Az építészeti örökség értékei: esztétikai, építészeti vagy stílus jellemzők, anyagok, történeti technológiák, A tartószerkezetet, mint élő örökséget csak mostanában tekintik a műemlékek értékes részének/jellemzőjének. A tartószerkezetek ilyen megbecsülése egyben jelenti mechanikai sajátosságok/tulajdonságok és teherviselési mód megbecsülését is. Lényegében kétféle hozzáállás különböztethető meg a történeti tartószerkezetekkel való foglalkozáskor: múltbeli értelmezés és a modern értelmezés. 2

3 I. BEVEZETÉS Múltbeli értelmezés: A modern anyagokba és technológiákba vetett vakhit Bizalmatlanság a történeti/hagyományos anyagokkal és szerkezeti megoldásokkal szemben A történeti/hagyományos tartószerkezetek értékeit nem ismertük fel Nem ismertük fel a megelőző tanulmányok fontosságát Jelentős negatív tapasztalat gyűlt össze [ROCA, SAHC] Athéni Karta( ) Javasolja a beton és új technológiák használatát a helyreállítási munkákhoz. A hozzáadott anyagokat szerkezeti elemeket el kell rejteni. I. BEVEZETÉS Modern értelmezés: A tartószerkezetek eredetiségének és a viselkedését meghatározó szerkezeti rendszerének megbecsülése A konzerválást a tartószerkezet természetének megértése és a károk és megváltozott állapot valódi okainak ismeretében kell elvégezni Minimális és a meglevőhöz alkalmazkodó legyen a beavatkozás (ha lehet, akkor reverzibilis) [ROCA, SAHC] Fontosak a megelőző tanulmányok (történeti anyagok, szerkezeti rendszerek) A beavatkozás multidiszciplináris feladat; kooperáció a történészek, építészek, mérnökök, fizikusok, között Velencei Karta( ) Javasolja a hagyományos/történeti anyagok használatát. Új anyagok és technológiák használatát csak akkor javasolja, ha a történeti anyagokkal nem lehetséges a megoldás. A hozzáadott anyagokat szerkezeti meg lehet különböztetni az eredetitől. 3

4 I. BEVEZETÉS ISCARSAH ajánlások (2005) [ROCA, SAHC] Fel kell ismerni, hogy történeti tartószerkezetekre nehéz használni vagy alkalmatlanok a hagyományos számítási módszerek és a modern szerkezetek tervezéséhez használt szabványok. Fontos a tudományos multidiszciplináris megközelítés, ami tartalmazza: a történeti kutatást, a jelenlegi állapot vizsgálatát, a szerkezet monitorozását/megfigyelését és a tartószerkezet modellezését és analízisét. I. BEVEZETÉS Az építészeti örökség, és annak részeként a tartószerkezet, értéke és hitelessége nem vizsgálható rögzített kritériumok alapján, csak az adott kulturális környezet figyelembevételével. 4

5 I. BEVEZETÉS Eredetiség/Hitelesség és Tartószerkezet (ISCARSAH ajánlások, 2005) Az eredeti anyagok, morfológia és a szerkezeti rendszer megbecsülése FUTURA MAGTÁRÚJRAHASZNOSÍTÁS; MOSONMAGYARÓVÁR ARMUTH MEDEK; 2010 Mosonmagyaróvár!!!!!!!!!!!!!!!!!! I. BEVEZETÉS [ROCA, SAHC] A gerendavég javítása. Eredetiség/Hitelesség és Tartószerkezet (ISCARSAH ajánlások, 2005) [ROCA, SAHC] A tartószerkezet eredeti formájából következő szerkezeti és környezeti minőség tisztelete/figyelembe vétele 5

6 I. BEVEZETÉS Eredetiség/Hitelesség és Tartószerkezet (ISCARSAH ajánlások, 2005) Az eredeti koncepció, anyagok és építési technikák tisztelete/figyelembe vétele Drezda, Frauenkirche I. BEVEZETÉS Eredetiség/Hitelesség és Tartószerkezet (ISCARSAH ajánlások, 2005) [ROCA, SAHC] A jelentősebb történeti változtatások/átépítések tisztelete/figyelembe vétele Felsőörs, Prépostsági templom [ROCA, SAHC] 6

7 I. BEVEZETÉS Eredetiség/Hitelesség és Tartószerkezet (ISCARSAH ajánlások, 2005) [ROCA, SAHC] A történeti idők során bekövetkezett változtatások tisztelete/figyelembe vétele, amelyek a műemlék részévé váltak, és nem veszélyeztetik annak a biztonságát Ferde torony, Pisa Olaszország A történeti tartószerkezetek helyreállítása hasonló elveket és lépéseket igényel, mint a gyógyászati munka: GYÓGYÍTÁS: ANAMNÉZIS DIAGNÓZIS TERÁPIA ELLENŐRZÉS KONZERVÁLÁS, HELYREÁLLÍTÁS: ÁLLAPOT FELMÉRÉS KÁR ÉS ROMLÁS OKAINAK FELTÁRÁSA A BEAVATKOZÁSI MÓD KIVÁLASZTÁSA A BEAVATKOZÁS HATÉKONYSÁGÁNAK ELLENŐRZÉSE 7

8 A konzerváláshoz, helyreállításhoz elengedhetetlen a tartószerkezet működésének megértése és az anyagjellemzők ismerete tekintettel az eredeti állapotra, építéstechnológiára, a szerkezet átépítésére és a jelenlegi állapotra. GYÓGYÍTÁS: ANAMNÉZIS DIAGNÓZIS TERÁPIA ELLENŐRZÉS KONZERVÁLÁS, HELYREÁLLÍTÁS: ÁLLAPOT FELMÉRÉS KÁR ÉS ROMLÁS OKAINAK FELTÁRÁSA A BEAVATKOZÁSI MÓD KIVÁLASZTÁSA A BEAVATKOZÁS HATÉKONYSÁGÁNAK ELLENŐRZÉSE ANAMNÉZIS DIAGNÓZIS Történeti megközelítés: Történeti információk pl. kecskeméti gimnázium; földrengés, 1911 Kvalitatív megközelítés: károk és az anyag romlásának direkt megfigyelése történeti, régészeti kutatás Kvantitatív megközelítés: anyag és szerkezet kísérleti vizsgálata monitoring (folyamatok megfigyelése) szerkezet-analízis/számítás mechanikai/matematikai modellek 8

9 BM Ta E rtó S sze zilá rke rdsá zet gta -re n kon i és stru Tar kci tósz erk ós Sza eze km ti T érn an öki szé Ké k pzé s Gombafödém vasalása: vasalása: Történeti megközelítés Margit malom, Kalocsa Lewe: Pilzdecken Verlag von Wilhelm Ernst & Sohn, Berlin, 1926 Gombafödém vasalása: vasalása: Történeti megközelítés Hangya Szövetkezet, Debrecen Lewe: Pilzdecken Verlag von Wilhelm Ernst & Sohn, Berlin,

10 Lebegő lépcső Építési mód: Történeti megközelítés - alulról felfelé haladva, - falhoronyban kiékelve. Lebegő lépcsők Az évszázados talány A. Palladio: Négy könyv az építészetről, Velence, 1570 Lebegő lépcső Történeti megközelítés Brick,, J. E. 1896, 1898, Zeitschrift des Öesterr. Ingenieurund Architekten Vereines Kísérlet: A lebegő lépcső a terhének kb. 10%-át viseli konzolként. Sok felesleges megerősítés!! NEM HASZNÁLTUK EZT A TUDÁST! 10

11 Lebegő lépcső A véletlen: A szerkezeti működés: Price, S. 1996, ARQ, , The Structural Engineer ANAMNÉZIS DIAGNÓZIS Történeti megközelítés: Történeti információk pl. kecskeméti gimnázium; földrengés, 1911 Kvalitatív megközelítés: károk és az anyag romlásának direkt megfigyelése történeti, régészeti kutatás Kvantitatív megközelítés: anyag és szerkezet kísérleti vizsgálata monitoring (folyamatok Romlás és kár megfigyelése) megállapítása. szerkezet-analízis/számítás Stabilizálódott-e a folyamat? mechanikai/matematikai modellek Van-e közvetlen életveszély, szükséges-e azonnal beavatkozás? Az épületet érő környezeti hatások azonosítása. 11

12 ANAMNÉZIS DIAGNÓZIS Történeti megközelítés: Az anyag: mechanikai, fizikai, kémiai jellemzőinek megállapítása. Történeti információk pl. kecskeméti gimnázium; földrengés, 1911 A szerkezet: feszültségeinek, deformációinak megállapítása Kvalitatív megközelítés: károk és az anyag romlásának direkt megfigyelése történeti, régészeti kutatás Kvantitatív megközelítés: anyag és szerkezet kísérleti vizsgálata monitoring (folyamatok megfigyelése) szerkezet-analízis/számítás mechanikai/matematikai modellek ANAMNÉZIS DIAGNÓZIS Történeti megközelítés: Történeti információk pl. kecskeméti gimnázium; földrengés, 1911 A Kvalitatív történeti megközelítés: kutatás magyarázatot adhat a szerkezet viselkedésére, ére, míg a szerkezet viselkedése károk történeti és az kérdésekre anyag romlásának re válaszolhat! direkt megfigyelése történeti, régészeti kutatás pl. vasbeton kupolák; Baku E. Vető D. pl. falazott gömbkupolák építészeti formavilága; Gáspár O. Kvantitatív megközelítés: anyag és szerkezet kísérleti vizsgálata monitoring (folyamatok megfigyelése) szerkezet-analízis/számítás mechanikai/matematikai modellek 12

13 Kérdés: Tartószerkezetileg is szükségszerű-e a falazott gömbkupolák építészeti formavilága? pl. vasbeton kupolák; Baku E. Vető D. pl. falazott gömbkupolák építészeti formavilága; Gáspár O. ANAMNÉZIS DIAGNÓZIS Kvalitatív módszer: Kvantitatív módszer: megfigyelés dokumentumok BIZTONSÁG(ellenőrzése) (ellenőrzése): kísérlet mechanikai/matematikai módszerek; analízis 13

14 ANAMNÉZIS DIAGNÓZIS BIZTONSÁG: Kvalitatív módszer: megfigyelés INDUKTÍV eljárás dokumentumok Elv: A szerkezet mai állapotának összehasonlítása hasonló, megértett működésű szerkezet Kvantitatív állapotával. módszer: kísérlet mechanikai/matematikai módszerek; analízis Megbízhatósága függ: személyes ítélőképesség megfigyelt szerkezetek száma személyes tapasztalat és gyakorlat (Nem azonos a használati tapasztalattal!) Betonkenu építés P.L. NERVI; 5-10 mm; ferrocement 14

15 ANAMNÉZIS DIAGNÓZIS Kvalitatív módszer: BIZTONSÁG: megfigyelés dokumentumok Kvantitatív módszer: kísérlet DEDUKTÍV módszer mechanikai/matematikai módszerek; analízis A modern tartószerkezet tervezés eszközeit használja. Bizonytalanság: anyagjellemzők szerkezeti viselkedés hiányos jellemzése egyszerűsítő feltevések DE: ha a számítási eredmények nem precízek a kritikus helyek akkor is kimutathatók! ANAMNÉZIS DIAGNÓZIS BIZTONSÁG: Bizonytalanság: hatás, ellenállás, deformáció nagyságában Kvalitatív módszer: modellekben, megfigyelés feltevésekben dokumentumok Nehézség: a valóság precíz modellezésében a mechanikai, matematikai modell kiválasztásában Kvantitatív módszer: kísérlet mechanikai/matematikai módszerek; analízis Érdemes különböző megközelítéseket kipróbálni és azokat kombinálni a legjobb döntés meghozatalához! 15

16 ANAMNÉZIS DIAGNÓZIS BIZTONSÁG: A múltbeli jó működés nem mindig megbízható alap az épület jövőbeli biztonságának megítéléséhez! Kvalitatív módszer: megfigyelés Használati tapasztalat! dokumentumok A mérnöki megítélés elengedhetetlen része ennek a munkának, amiért felelőséget kell Kvantitatív vállalni! módszer: kísérlet mechanikai/matematikai módszerek; analízis HASZNÁLATI TAPASZTALAT!?!? Tornaterem összeomlás Tervezés: 1958 Kivitelezés: évig állt károsodás nélkül, hosszú használati tapasztalat!!!!! 11 nappal az ablakosztó bordák eltávolítása után, különösebb előjel nélkül, hirtelen omlott össze! 16

17 RAMNYE/ SÍKFŐKÚT 2012 oszlop támrúd 17

18 Az ív tetőpanel kapcsolata. Az üvegosztó bordák ív / fal kapcsolata. Az acél ablakosztó bordák megmentették az ívet (hely; teherbírás). Az acél ablakosztó bordák eltávolítása miatt megnőtt függőleges síkú hajlítás miatt károsodott az ív. Ez késleltetett volt (11 nap); az anyagok reakcióideje különböző. 18

19 ANAMNÉZIS DIAGNÓZIS BIZTONSÁG: A károsodás, repedés nem szükségszerűen jelent tönkremenetelt. Kvalitatív módszer: megfigyelés dokumentumok Kvantitatív módszer: Előnyös lehet az igénybevétel átrendeződés miatt! kísérlet pl. falazott berepedt boltozatok, kupolák mechanikai/matematikai módszerek; analízis pl. a vasbeton III. feszültségállapota! TERÁPIA ELLENŐRZÉS (BEAVATKOZÁS ELLENŐRZÉS) Legyen EGYENSÚLY a tartószerkezet stabilitásának biztosítás és az építmény kulturális értékének ének megőrzése között. 19

20 TERÁPIA ELLENŐRZÉS (BEAVATKOZÁS ELLENŐRZÉS) A beavatkozás az igazi okra vonatkozzon, ne a szimptómákra. Csak igazolhatóan elengedhetetlen beavatkozást szabad megengedni. A beavatkozás arányos legyen a megkívánt biztonsággal, tartóssággal és minimális legyen az örökség értékének károsítása. A beavatkozásokat a károsodást okozó és a jövőbeli hatások ismeretében kell megtervezni. TERÁPIA ELLENŐRZÉS (BEAVATKOZÁS ELLENŐRZÉS) A használt anyagok legyenek ismerten kompatibilisek a meglevőkkel, a tartós hatásokat is figyelembe véve. A beavatkozás a végsőkig vegye figyelembe az eredeti koncepciót és építési módot. Kerülni kell a történeti anyagok, építészeti elemek eltávolítását. A javítás előnyösebb, minta csere. A beavatkozást megfigyelés és ellenőrzés kövesse. 20

21 TERÁPIA ELLENŐRZÉS (BEAVATKOZÁS ELLENŐRZÉS) HA a BIZTONSÁG ellenőrzése és a BEAVATKOZÁS eredményességének megítélése nehézségbe ütközik: Tapasztalati módszer fokozatos közelítés Kezdés: minimális beavatkozás + korrekciós követelmények megadása + monitoring(megfigyelés) Ha lehet: a beavatkozások ok reverzibilisek ek legyenek / helyettesíthetők egy jobbal. ANAMNÉZIS DIAGNÓZIS TERÁPIA ELLENŐRZÉS HA a BIZTONSÁG nem megfelelő: Biztonság valószínűség megbízhatatlan adatok túl konzervatív feltevések ELL.!! Nagyobb bizonytalanság kíméletlenebb szerkezeti beavatkozás 21

22 III. FÖLDRENGÉS A SZEIZMIKUS ÉS GEOTECHNIKAI SZABVÁNYOK MEREV ALKALMAZÁSA DRASZTIKUS ÉS SZÜKSÉGTELEN BAVATKOZÁSOKHOZ VEZETHET. III. FÖLDRENGÉS A módszerek összehasonlítása ERŐFESZÍTÉS, FÁRADTSÁG - Táblázatos módszer HATÉKOMYSÁG 22

23 III. FÖLDRENGÉS A módszerek összehasonlítása ERŐFESZÍTÉS, FÁRADTSÁG III. FÖLDRENGÉS - Egyszerűsített válaszspektrum módszer - Táblázatos módszer A módszerek összehasonlítása ERŐFESZÍTÉS, FÁRADTSÁG - Válaszspektrum módszer - Egyszerűsített válaszspektrum módszer - Táblázatos módszer HATÉKOMYSÁG HATÉKOMYSÁG 23

24 III. FÖLDRENGÉS A módszerek összehasonlítása ERŐFESZÍTÉS, FÁRADTSÁG III. FÖLDRENGÉS - Eltolás vizsgálat - Válaszspektrum módszer - Egyszerűsített válaszspektrum módszer - Táblázatos módszer A módszerek összehasonlítása ERŐFESZÍTÉS, FÁRADTSÁG - Időfüggvény szerinti vizsgálat - Eltolás vizsgálat - Válaszspektrum módszer - Egyszerűsített válaszspektrum módszer - Táblázatos módszer HATÉKOMYSÁG HATÉKOMYSÁG 24

25 III. FÖLDRENGÉS Rugalmas határ Maximális ellenállás Tönkremenetel F F F d Fmax Növekvő károk és elmozdulás A teljes terhelési folyamatot végig követjük. Megállapítható a tönkremenetel helye és módja is. Meghatározható a szerkezet viselkedési tényezője és duktilitása. III. FÖLDRENGÉS Nem-lineáris eltolás vizsgálat; Pushover Pushover elmozdulás alapú Előny: + valósághű szerkezeti modell + a nem-lineáris teherbírás tartalékot teljesen kihasználja + elvégezhető akkor is, ha a többi módszer nem működik Hátrány: - komplex nem-lineáris számítási eljárás - szoftver nélkül nem használható - pontos anyagtörvény szükséges 25

26 IV. ÖSSZEFOGLALÁS A modern tartószerkezetek tervezésére szánt szabványok gyakran alkalmatlanok a történeti tartószerkezetek vizsgálatára. A mérnöki tapasztalat és ítélőképesség, és az ehhez kapcsolódó felelősségvállalás, lényeges része a tartószerkezet konzerválási, helyreállítási, megerősítési munkáknak. Köszönöm a figyelmet! 26