T E R V E Z É S I S E G É D L E T

Átírás

1 BUDAPESTI MŰSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM HIDAK ÉS SZERKEZETEK TANSZÉK T E R V E Z É S I S E G É D L E T a Magasépítési Vasbetonszerkezetek című tantárgy féléves gyakorlati feladatához (BSc. képzés) Készítette: Haris István, Farkas György v1.0 Budapest, február hó Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Építőmérnöki Kar Hidak és Szerkezetek Tanszék 1111 Budapest, Műegyetem rkp. 3-9., Kmf. 85. Tel.: , Fax: hszt@vbt.bme.hu

2 TARTALOMJEGYZÉK 1. Félévközi tervezési feladat általános ismertetése Általános szerkezeti kialakítás Közelítő méretfelvételek Közbenső főállás általános vázlattervi nézete Méretfelvétel Feszített főtartó méretfelvétele Tetőgerenda és rövid főtartó méretfelvétele Födémpanel méretfelvétele Oszlop méretfelvétele Felső szakasz Alsó szakasz A kehelyalap méretfelvétele és kialakítása Hőszigetelt vasbeton falpanel Közelítő ellenőrző számítások Felhasznált szabványok, egyéb szakirodalom Rendelkezésünkre álló adatok Terhek, hatások Állandó hatások Esetleges hatások Szeizmikus hatás Hatáskombinációk Csarnokot érő hatások meghatározása Állandó hatások, az önsúly Esetleges hatások, hasznos teher Esetleges hatások, hóteher Esetleges hatások, szélteher Földrengés hatás, földrengés teher Feszített hosszú-főtartó közelítő ellenőrzése Geometriai adatok, statikai váz Hosszú-főtartó anyagjellemzői Hosszú-főtartóra ható erők és hatáskombinációk Feszített hosszú-főtartó közelítő ellenőrzése Feszített körüreges födémpalló közelítő ellenőrzése Geometriai adatok, statikai váz

3 Födémpanel anyagjellemzői Födémpallóra ható erők és hatáskombinációk Födémpalló közelítő ellenőrzése Lágyvasalású rövid főtartó közelítő ellenőrzése Lágyvasalású rövid főtartó geometriai adatai, statikai váz Lágyvasalású rövid főtartó anyagjellemzői Lágyvasalású rövid főtartóra ható erők és hatáskombinációk Lágyvasalású rövid főtartó közelítő ellenőrzése Oszlop közelítő ellenőrzése Oszlop geometriai adatai, statikai váz Oszlop anyagjellemzői Oszlopra ható erők és hatáskombinációk Tömör oszlop kihajlási hosszának meghatározása keretsíkban Tömör oszlop kihajlási hosszának meghatározása keretsíkra merőlegesen Tömör oszlop közelítő ellenőrzése Rövidkonzolok közelítő ellenőrzése Kehelyalap közelítő ellenőrzése Kehelyalap geometriai adatai Kehelyalap anyagjellemzői Altalaj jellemzői Kehelyalapra ható erők és hatáskombinációk Kehelyalap közelítő ellenőrzése Közbenső főállás ellenőrzése földrengés teherre Részletes erőtani számítások

4 1. Félévközi tervezési feladat általános ismertetése I. Kéthajós, daruzatlan ipari csarnok tervezése I.1. Közelítő számítás I.2. Vázlattervek készítése I.3. Részletes erőtani számítás I.4. Zsaluzási- és vasalási tervek készítése A tervezési feladat keretein belül többnyire előregyártott vasbeton tartószerkezeti elemekből álló, kéthajós, daruzatlan, részben egy-, illetve kétszintes ipari csarnok általános főállásának tervezését kell elvégezni. A közelítő számítás során a csarnok áttekintő szerkezeti kialakításának megtervezése mellett, a főbb tartószerkezeti elemek közelítő statikai méretellenőrzését is el kell végezni. A számítás során az EC8 szerinti helyettesítő statikai módszert (HSM) lehet használni a földrengés-számítás elvégzéséhez. A közelítő méretfelvétel során az alábbi vasbeton elemeket kell vizsgálni: Keresztirányú, nagy fesztávolságú feszített keresztmetszetű tetőgerenda, Hosszirányú, lágyvasalású keresztmetszetű tetőgerenda (iroda rész), Hosszirányú, lágyvasalású keresztmetszetű rövidfőtartó (iroda rész), Feszített körüreges födémpanel, Közbenső pillér és kehelyalap, Szélső pillér (1 db) és kehelyalap. A csarnok általános kialakítását M=1:100 és M=1:50 méretarányú vázlatterveken kell bemutatni, melynek tartalmaznia kell a csarnok alaprajzát, födémpanel-kiosztását, kétirányú általános metszetét, illetve a szükségesnek ítélt mennyiségű homlokzati nézetét. A részletes erőtani számítás egy általános közbenső főállás elemeinek részletes méretezése úgy, hogy a teljes épület 3D-s végeselemes modelljét fel kell építeni és azon modális válaszspektrum analízist (MVA) kell végrehajtani. A tervfeladat csupán az előregyártott vasbeton rövidkonzolos közbenső oszlop (1db) és kehelyalapjának részletes számításon alapuló méretezése, illetve a szükséges vasmennyiségek meghatározása. A feladat során továbbá részletesen méretezni kell a nagy fesztávolságú előregyártott feszített vasbeton szerkezetű tetőgerendát is. A részletes számításnak megfelelően a vasbeton oszlop, a kehelyalap és a feszített tartó gyártmány- és vasalási terveit kell elkészíteni M=1:25 méretarányban. A tervfeladathoz - a tervezés megkönnyítése miatt - a kiadott Feladatlapon a főbb jellemző geometriai méretek és egyéb szükséges alapadatok megadásra kerültek. A tervezési feladatot ezek alapján kell elkészíteni. -4-

5 KÉTHAJÓS IPARI CSARNOK TERVEZÉSE Közelítő statikai számítások -5-

6 2. Általános szerkezeti kialakítás Feladat: A feladatlapon megadott alapadatokat a Megrendelő, és/vagy a különböző szakági tervezők (építész, talajmechanikus és gépész) meglévő adatszolgáltatása. Ennek megfelelően az alábbi adatok állnak rendelkezésünkre: főállások tengelytávolsága (egységesen 6,0 m), főállások száma, L 1 fesztáv (nagy fesztávolságú raktár rész raszter-távolsága), L 2 fesztáv (kis fesztávolságú iroda rész raszter-távolsága), H 1 földszinti belmagasság (padlóvonal és födémpanel között), H 2 emeleti belmagasság (födémpanel és trapézlemez között), p 1 tető önsúly jellegű terhe (tetőfedés önsúlyának karakterisztikus értéke), p 2 iroda közbenső födémének hasznos terhe (karakterisztikus érték), földrengésszámításhoz alapadatok (fontossági osztály, talajosztály és a vízszintes gyorsulás), talaj határszilárdsága, alapozási sík mélysége a padlóvonal alatt. Szerkezet megválasztásának szempontjai: általános szempontok (megrendelői), megbízó igénye, technológiai igény, építészeti elképzelés, statikai megvalósíthatóság, tartósság, gazdaságosság, későbbi variálhatóság, építési idő. Alkalmazandó szerkezeti kialakítás: tipizált vasbeton elemek felhasználása mellett, egyedi tervezésű előregyártott és monolit, lágyvasalású és feszített vasbeton tartók felhasználásával. -6-

7 Általános tartószerkezeti elemek ismertetése: Az ipari rendeltetésű csarnoképületek tetőszerkezete készülhet vasbeton, illetve acél szerkezeti elemek felhasználásával egyaránt. Az acélszerkezetű tetők önsúlya jelentősen kisebb, mint a többnyire feszített vasbeton elemekből épített tetőké. Ugyanakkor a vasbeton elemekből kialakított tetők önállóan nagyobb fesztáv áthidalására képesek. Nagyobb fesztáv esetén a trapézlemezek és szendvicspanelek szelemen-rendszerrel kerülnek alátámasztásra. Többnyire a döntés, hogy melyik szerkezeti rendszert válasszuk több egymással szorosan összefüggő szempont mérlegelését teszi szükségessé, melyek nem csupán tartószerkezeti döntéskörbe tartoznak. Kétségtelen, hogy jelen szerkezeti kialakítás mellett a földrengésszámítás szempontjából előnyösebb a kisebb tetőszinti önsúly, így könnyűszerkezetes tetőt alkalmazunk a feladatban. Jelen feladatban könnyűszerkezetes (pl.: hőszigeteléssel és vízszigeteléssel ellátott magasbordás trapézlemez) tetőhéjalást feltételezünk. A statikai számításokban a tényleges rétegrendet, rétegfelépítést nem kell megtervezni, elegendő a feladatlapon megadott terhelési adatszolgáltatás figyelembevétele. Acél tetőszerkezet (részletesen lásd Magasépítési acélszerkezetek c. tantárgy keretein belül): i. Szendvicspanel tetőre: zömében ásványgyapot, vagy poliuretán hab töltettel készülnek, külső és belső oldali acéllemezzel. Minden esetben gyártó-függő kivitelben, méretekkel és egyedi rendszerben. 1. ábra Tető szendvicspanel a_23_d_27_ _lindab_coverline_burkolatirendszer_szendvicspanel_pros.pdf -7-

8 ii. Korszerű magasbordás trapézlemez: önhordó, vagy szelemennel megtámasztott kivitelben készülhet. Felső síkjukon külön hőszigetelés és vízszigetelés található. 2. ábra Magasbordás trapézlemez 2 Vasbeton tetőszerkezet: i. Π, vagy Τ feszített vasbeton tető-, vagy födémelemek. A tetőszerkezet bármilyen előregyártó üzem tipizált termékéből kialakítható, vagy egyedileg tervezendő. ii fesztávolság között alkalmazandó: bármely gyártó által forgalmazott tipizált, vagy egyedi tartó: 3. ábra Π tetőpanel a_23_d_27_ _lindab_coverline_burkolatirendszer_musz.pdf Katalogus_2006_01_Ferrobeton.pdf -8-

9 iii fesztávolság között alkalmazandó: bármely gyártó által forgalmazott tipizált, vagy egyedi tartó: Általános metszet 1,48 1, ,00 Oldalnézet 23,76 4. ábra Τ-24-es tetőelem vázlata Tetőszinti főtartó: i. Csarnok hossztengelyével párhuzamos, főállásokra merőleges, az oszlopok tetejére kéttámaszú gerendaként támaszkodó, előregyártott vasbeton tipizált-, vagy egyedi tervezésű elem. ii. Betervezhető bármelyik gyártó tipizált feszített-, vagy lágyvasalású gerendája, vagy egyedi tervezésű feszített, vagy lágyvasalású vasbeton tartó. 5. ábra Előregyártott ; L és I keresztmetszetű vasbeton főtartók vázlatai iii. A tetőszerkezetet alkotó könnyűszerkezetes elemek ezekre a gerendákra támaszkodnak, melyek közvetlenül az alátámasztó oszlopokra ülnek fel. Közbenső födémlemezt alkotó feszített körüreges palló: i. Főállásokkal párhuzamosan elhelyezkedő, a közbenső födémlemezt alkotó, min. 5 cm vastagságú vasalt felbetonnal együttdolgozó, és a csarnok hossztengelyével párhuzamosan futó rövidfőtartókra kéttámaszú tartóként támaszkodó, előregyártott vasbeton tipizált-, vagy ritkábban egyedi tervezésű elem. ii. Bármelyik gyártó tipizált feszített pallója betervezhető. -9-

10 6. ábra Előregyártott feszített körüreges födémpallók I Vasbeton_vázszerkezetek Strong.pdf -10-

11 7. ábra Előregyártott feszített körüreges födémpallók II

12 Közbenső födémszinti rövidfőtartó: i. a csarnok hossztengelyével párhuzamos, főállásokra merőleges, az oszlopokon lévő rövidkonzolokra kéttámaszú gerendaként támaszkodó, előregyártott vasbeton tipizált-, vagy egyedi tervezésű elem. ii. betervezhető bármelyik gyártó tipizált lágyvasalású gerendája, vagy egyedi tervezésű lágyvasalású vasbeton tartó ábra Feszített és lágyvasalású előregyártott vasbeton főtartók lehetséges kialakításai 7 9. ábra Előregyártott vasbeton főtartók lehetséges tartóvég kiképzései ábra Közbenső födémszint egy lehetséges szerkezeti sémája Vasbeton_vázszerkezetek Strong.pdf asa_szerkezeti_elemkatalogus_2009(1).pdf Vasbeton_vázszerkezetek Strong.pdf -12-

13 Oszlop: i. Változó, vagy állandó keresztmetszetű, függőleges szerkezeti irányú, előregyártott vasbeton tartó, alsó végén többnyire előregyártott, ritkábban monolit vasbeton kehelyalapba befogva. ii. Keresztmetszetét tekintve lehet tömör, vagy kikönnyített, illetve esetleg Vierendel-kialakítású. 11. ábra Tömör és kikönnyített pillérkeresztmetszet a) egyszintes 9 b) többszintes 10 c) Vierendel 12. ábra Előregyártott pillérek lehetséges kialakításai iii. A tető- és födémgerendák vagy közvetlenül a pillérre, vagy az oszlopokon kialakított rövidkonzolokra támaszkodhatnak. 13. ábra Rövidkonzol lehetséges kialakításai Vasbeton_vázszerkezetek Strong.pdf asa_szerkezeti_elemkatalogus_2009(1).pdf Katalogus_2006_01_Ferrobeton.pdf -13-

14 iv. Az egyes szerkezeti elemek között tisztán súrlódásos kapcsolat az EC8 szerinti előírásoknak megfelelően nem alakítható ki, így mindenképpen erőátadó kapcsolatot kell tervezni. Ez lehetséges utólagosan kiinjektált műanyag hüvelyekben elhelyezett betonacélok, előre bebetonozott és utólagosan összehegesztett acélszerelvények, vagy bármely más tipizált gyártó-specifikus (pl.: Peikko, Schöck) szerelvények segítségével. a) tetőgerenda főtartó - pillér 12 b) rövidkonzol - rövidfőtartó 13 c) pillér hossz- és keresztfőtartó 14. ábra Előregyártott elemek közötti kapcsolatok Alapozás: i. Többnyire síkalapozás, monolit vasbeton, vagy előregyártott vasbeton kehelyalappal. Mélyebben fekvő teherbíró talaj esetén a kehelyalap alatt csömöszölt beton alaptömb alkalmazásával. ii. Rossz altalajviszonyok esetén cölöp-, vagy szekrényalapozás is előfordulhat. 15. ábra Vasbeton kehelyalap vázlata iii. iv. Legtöbb esetben a kehelynyak valamely gyártó tipizált előregyártott elemeként, míg a tömbalap a helyszínen, monolit vasbeton elemként készül. Az egyes elemek közötti kapcsolatot megfelelően méretezett vasalással alakítják ki Vasbeton_vázszerkezetek Strong.pdf asa_szerkezeti_elemkatalogus_2009(1).pdf -14-

15 a) négyszög 14 b) körgyűrű 16. ábra Előregyártott kehelynyak keresztmetszeti kialakítása a) előregyártott kehelynyak 15 b) pillér - kehelynyak 17. ábra Előregyártott kehelynyak kialakítási lehetősége Katalogus_2006_01_Ferrobeton.pdf asa_szerkezeti_elemkatalogus_2009(1).pdf -15-

16 Tető és födémlemez tárcsahatása: i. vízszintes értelemben az egyes függőleges szerkezeti elemeket teherátadóan össze kell kapcsolnunk ahhoz, hogy azok ne elkülönült, egyedi elemekként viselkedjenek, ii. mind a raktár, mind az iroda részen a tetőszinti vasbeton elemekre merőleges irányban acélszerkezetű szélrácsozás épül be leggyakrabban, azonban ennek méretezésével és részletes kialakításával nem foglalkozunk jelen tárgy keretein belül, iii. egyszerűen elfogadjuk, hogy be van építve a megfelelő merevségű merevítés (nem a trapézlemez megtámasztó hatását vesszük figyelembe!) és így a vízszintes tárcsahatás kialakul a tetőszinten, iv. az irodarész vasalt felbetonnal kialakított közbenső előregyártott pallós födéme a vízszintes erőket közvetíteni tudja. Merevítés: i. általában több mezőben kerülnek beépítésre, többnyire szimmetrikusan az elcsavarodás megakadályozása miatt, ii. az épület mindkét tengelyével párhuzamosan viselik terheléseket, iii. zömében acélszerkezetből kerülnek kialakításra, Jelen tervezési feladatban a csarnok önállóan méretezett és figyelembe vehető függőleges merevítéssel kizárólag a főállásokra merőlegesen rendelkezik. A feladatban részletesen nem tárgyalt tetőszinti merevítő-rendszer beépítésével és a közbenső vasbeton födémlemez kialakításával a globális értelemben vett vízszintes tárcsahatás biztosítottnak tekinthető. Falváztartó oszlopok: i. az előregyártott elemekből álló falszerkezet elemeinek megtámasztására szolgálnak. ii. hosszfalak esetén az oszlopközökben, véghomlokzatnál, szükség szerint kerülnek kiosztásra. iii. alul befogott, felül pedig megtámasztott, vagy szabadon álló. iv. készülhetnek vasbetonból, illetve acélból. Egyéb épületszerkezeti elemek: i. falpanelek, szendvicspanelek, ii. nyílászárók, ipari kapuk, iii. üvegfelületek, bevilágítók, iv. másodlagos teherhordó szerkezetek, tartórészek, v. korlát. -16-

17 3. Közelítő méretfelvételek Jelen tervezési feladat célja egy előregyártott, vasbeton oszlopos kialakítású, kéthajós ipari csarnok tervezése Közbenső főállás általános vázlattervi nézete 18. ábra Kéthajós csarnok általános közbenső keresztmetszete 3.2. Méretfelvétel Honnan induljunk ki a méretek felvételekor? Miket vegyünk figyelembe? i. általános esetben ez egy hosszú és bonyolult feladat, hiszen egyszerre kell kielégíteni a megrendelői igényeket, továbbá a különböző szakági tervezők különféle kritériumokat írnak elő a szerkezetre vonatkozóan, ii. figyelembe kell venni több olyan meghatározó körülményt, amely jelen tervezési feladatban nem dolgunk, azokat most adatszolgáltatásként kapjuk (lásd feladatlap), Csupán egy általános főállás keretét kell megterveznünk! iii. adatszolgáltatásként rendelkezésünkre állnak a szükséges alaprajzi és magassági adatok, többek közt a szintmagasságok, a padlószint és az alapozási sík, mely jelen esetben a teherbíró altalaj felső síkját jelöli, -17-

18 iv. az alapozási sík és az ottani talajadottságok is rendelkezésünkre állnak, v. a tartószerkezeti elemek főbb méretei ökölszabályok alapján többnyire közelítően felvehetők, vi. vannak kötelező érvényű előírások, biztonsági utasítások, vii. megépült szerkezetek tapasztalatait figyelembe vesszük Feszített főtartó méretfelvétele A feszített vasbeton hosszú-főtartó méretfelvétele előtt el kell döntenünk, hogy milyen keresztmetszetű főtartót kívánunk alkalmazni, hiszen az jelentősen befolyásolja a szerkezeti kialakítást. Ennek megfelelően alkalmazhatunk: i. négyszög-téglalap keresztmetszetű, vagy ii. I keresztmetszetű főtartót. 6-9 m fesztávolság között: ~9 m fesztávolság felett: előregyártott vasbeton gerenda előregyártott, feszített vasbeton gerenda Abban az esetben, ha tipizált gerendát alkalmazunk, akkor méreteit meghatározhatjuk a gyártó által kiadott katalógusból. Egyedi szelvényt is tervezhetünk, akkor a gerenda magasságát a jól ismert L/10 L/12 ökölszabállyal túlbecsüljük. Nem szabad elfelejteni, hogy feszített elemek esetén ez az arány L/16 L/20-ig lecsökken (L= ~L 1 ). Az egyedi feszített gerenda szélessége közel a magasság 1/3-a, illetve 1/4-e között vehető fel, figyelembe véve a szerkezeti kialakítást. A gerenda szélességének felvételénél már gondolni kell arra is, hogy az később bevasalható legyen, a szükséges vasak elférjenek a keresztmetszetben. -18-

19 19. ábra Tipizált feszített főtartók Tetőgerenda és rövid főtartó méretfelvétele A lágyvasalású rövid főtartó méretfelvétele előtt szintén el kell döntenünk, hogy milyen keresztmetszetű rövid főtartót kívánunk alkalmazni. Ennek megfelelően alkalmazhatunk: i. négyszög-téglalap keresztmetszetű, vagy ii. L keresztmetszetű, vagy iii. I keresztmetszetű rövid főtartót m fesztávolság között: 6-9 m fesztávolság között: előregyártott, feszített vasbeton gerendák előregyártott vasbeton gerendák Katalogus_2006_01_Ferrobeton.pdf -19-

20 Tipizált gerenda alkalmazása esetén a gerenda méreteit szintén a gyártó által kiadott katalógusból határozhatjuk meg. Ha egyedi szelvényt alkalmazunk, akkor a gerenda magasságát a jól ismert L/10 L/15 ökölszabállyal határozhatjuk meg. Az egyedi lágyvasalású gerenda szélessége közel a magasság 1/2-e, illetve 2/3-a között vehető fel, figyelembe véve a szerkezeti kialakítást. A gerenda szélességének felvételénél már gondolni kell arra is, hogy az később bevasalható legyen, a szükséges vasak elférjenek a keresztmetszetben. Fontos megjegyezni, hogy az előregyártott elemek csatlakozásainál a szeizmikus erőhatások továbbítására a súrlódási erő nem vehető figyelembe az EuroCode8 előírásai alapján. A kapcsolatokat méretezett vasalással, hegesztéssel, vagy egyéb közvetlen erőátadó módon kell kialakítani. A feladatban több különböző előregyártott gerendát kell alkalmazni: i. Nagy fesztávolságú hajó esetén feszített vasbeton tartó, ii. Tetőgerenda esetén lágyvasalású, négyszög keresztmetszetű tartó, iii. Közbenső födém alátámasztására négyszög, vagy L keresztmetszetű, lágyvasalású tartó Födémpanel méretfelvétele Tipizált feszített, körüreges födémpallóból szeretnénk kialakítani a közbenső födémlemezt: i. katalógusból kiválasztjuk a szükséges födémpanelt, ii. egyedit tervezünk be (jelen feladatban nem javasolt). Természetesen bármilyen új keresztmetszetű tartót tervezhetnénk, de ebben a tervezési feladatban a már említett födémpanelek közül választjuk ki csupán a megfelelőt. Ebben a tervezési feladatban egyetlen, általánosan elhelyezhető körüreges födémpallót kell alkalmaznunk. Néhány tipizált tetőpanel katalóguslapját lásd korábban. -20-

21 3.6. Oszlop méretfelvétele Felső szakasz Az előregyártott vasbeton oszlop felső (emeleti) részének minimális geometriai kialakítását az előző pontokban tárgyalt gerendák méretmeghatározásakor már szinte kijelöltük, mert a pillér, illetve a rövidkonzol mérete nem lehet kisebb, mint a csatlakozó gerendák szélessége. A feladatban a teljes hossz mentén állandó keresztmetszetű oszlopot alkalmazunk, csupán a keresztirányban érkező feszített főtartó, illetve a közbenső födémszint magasságában lévő kétoldali rövid főtartók alatt van szükség rövidkonzolok betervezésére. Az oszlop felső részének keresztmetszeti méretei így geometriai alapon már kialakultak. Természetesen az oszlop méreteit úgy kell már közelítően felvenni, hogy azok a jelentős nagyságú terheket el tudják viselni. Ezt mindenképpen vegyük figyelembe, túl kicsi keresztmetszeti méretet ne alakítsunk ki. 20. ábra Közbenső pillér vázlata Magasságát annak megfelelően kell megválasztani, hogy a csarnok hossztengelyével párhuzamosan futó tetőgerendák közvetlenül a tetejére üljenek fel Keretsík ábra Oszlop keresztmetszeti méretei 22. ábra Tetőgerendák feltámaszkodása a pillérre -21-

22 Alsó szakasz Az oszlop alsó szakaszára támaszkodik: i. közbenső födémlemezt tartó rövid főtartók. Az összes terhet az alsó szakasz viseli. Kialakítása lehetséges: i. tömör keresztmetszetként, ii. Vierendel tartóként. A tervezési feladatban is ilyen szerkezeti kialakítást kell alkalmazni. 23. ábra Tömör és könnyített oszlop keresztmetszete A gyakorlatban a pillér azon szakaszának felületét, mely a kehelynyakkal érintkezik bordázottan alakítják ki. 24. ábra Pillér-kehelynyak kapcsolatának vázlata Vasbeton_vázszerkezetek Strong.pdf -22-

23 3.7. A kehelyalap méretfelvétele és kialakítása Az előző pontban ismertetett négyszög keresztmetszetű oszlopok előregyártott, vagy monolit vasbeton pontalapokba vannak alsó végükön befogva. Az oszlop alsó végének megfelelő kehelyalapot kell a tervezési feladatban megtervezni, az alábbi ábrán látható méretek alkalmazásával. Tömör oszloptalp >10-12 d >10-12 >10-12 d >10-12 >5 alapozási sík szerelőbeton >5 v m > d v=15-50 Csömöszölt beton v m > d v=15-50 alapozási sík Vierendel oszloptalp m * > 2v o >10-12 d >10-12 h v o v o h >> h * 2 > 1 szerelés, szállítás esetére méretezett heveder >5 2 h * alapozási sík v=15-50 >5 v m > d m * alapozási sík ábra Vasbeton kehelyalap általános kialakítása Csömöszölt beton alaptest alkalmazására csak akkor van szükség, ha i. a kehelyalap alatt kialakuló feszültségek meghaladják a tervlapon megadott határ talajfeszültséget, vagy ii. az alapozási sík (teherbíró altalajréteg) mélyebben fekszik, mint a geometriailag adódó mélység. Az ábrákon látható, hogy az oszloptalp és a kehelyfal között megfelelő nagyságú rés van kialakítva. Erre azért van szükség, hogy az oszlop beállítása és szintezése után a kiöntőhabarcs megfelelően beinjektálható legyen. -23-

24 3.8. Hőszigetelt vasbeton falpanel 18 Méretrend: a falpanelok méretei egyeztetett módon, szabadon felvehetők. Általánosan a (teherhordó réteg, hőszigetelés, külső kérek) rendszer alkalmazható. A hőszigetelés lehet nyitott,- vagy zárt cellás is. A panelok készülhetnek álló, és fekvő kivitelben is. Kérjük figyelembe venni, hogy egyegy panel kb. 5 tonnánál ne legyen nehezebb. (kizsaluzási, mozgatási okokból) A tűzgátló falak készülhetnek egyenes, és nútos éllel is. Felületképzési lehetőségek: a falpanelok készülhetnek alsó, vagy felső gyártással. A konkrét felületképzési változat kiválasztásához meg kell határozni a felület geometriáját, anyagminőségét, felületi bevonatát, illetve megmunkálásának módját, valamint utókezelését. Sík felületű, utólag festett, szórt betonfelület A falpanelok legkorszerűbb felületképzési módja, amikor az előregyártó üzemben sima felületű, normál betonból készített falpanel készül, amelyet a helyszínen látnak el különféle festék bevonatokkal, illetve különféle szórt nemesvakolattal. Kerámiaburkolatú panelfelületek: A vasbeton szendvics-, és kéregpanelok gyártását a FERROBETON Rt. kerámia burkolattal is vállalja. A kerámialapokat a panelok külső homlokzati felületére a gyártó üzemben helyezik el ragasztásos technológiával. A panelok kialakításánál célszerű egy vasbeton anyagú perem készítése, amely megvédi a burkolatot a szállítás és szerelés közbeni sérülésektől, valamint a beépítés után az időjárás hatásaitól (fagyveszély. Téglaburkolatú panelfelület: A burkolótéglákat a panelok külső homlokzati felületébe a gyártóüzemben helyezik el belegyártva azokat a külső vasbeton lemezbe. A téglák közötti hézagok felülete végleges kialakítású, időjárásálló betonfelület, azokkal a helyszínen semmilyen tennivaló nincs. A burkolótéglák az MSZ 3555/2 szerinti iker feles, sarok iker és tömör feles falburkoló téglák. A téglák közötti hézagok szélessége 15 mm, mélysége pedig 12 mm legyen. Műanyag matricával dombormintázott panelfelület: Lehetőség volt különleges adalék alkalmazására is. A FERROBETON Rt. jelenleg olyan matricákat alkalmaz, amelyek kétkomponensű műanyag hideg öntésével gyáron belül elkészíthetők. Ezáltal kis mennyiségű falpanel gyártásához is lehetséges a matricák elkészítése. Épületfizika: a panelok általában az épület külső falszerkezetét alkotják, ezért hőtechnikai méretezésüket az Épületek és épülethatároló szerkezetek hőtechnikai számításai szabványsorozat alapulvételével kell elvégezni. A hőhidak és sarkok belső felületi hőmérsékletét ellenőrizni kell a páralecsapódás elkerülése érdekében. A felületi hőmérséklet a harmatponti hőmérsékletig, illetve az alá nem süllyedhet. A típus rétegrend (10+8+9) esetében k=0.51 W/m2K értékkel lehet számolni

25 Hézagtömítő anyagok, tömítő kittek: A tömítő kitteket a gyártók által előírt módon és a felhasználási utasításban rögzítettek szerint kell alkalmazni. Általában szükséges a panelhézagok szélének leragasztása, a kitt szétkenődésének megakadályozása céljából. A kitt fajtájától függően szükség lehet a tapadó felületek alapozására. A kitt felhordását csak az alapozószer teljes száradása után célszerű elvégezni. Elválasztó fóliával kell gondoskodni arról, hogy a kitt tapadása a hézag belső oldalához, illetve a háttértömítéshez ne jöhessen létre. Általában nem célszerű a hézagtömítést elvégezni, ha a felület hőmérséklete 40 fölé emelkedik. A csapadék összegyűlését a már elkészített tömítés mögött meg kell akadályozni, ezért a tömítőkitteket függőleges hézagban fentről lefelé haladva kell elhelyezni. Ha a kitt utólagos festése válik szükségessé, akkor a festékanyagnak kellően rugalmasnak kell lennie, hogy a hézag mozgása esetén a felső rétegben ne keletkezzen repedés, és ne vezessen ez a hézagtömítés károsodásához. Profilszalagok: Amennyiben a hézagok zárását valamilyen profiltermékkel oldják meg, a profil elhelyezését annak geometriája határozza meg. Minden esetben a gyártómű utasításait be kell tartani. Elválasztó fóliák: Az elválasztó fóliák szerepe annak megakadályozása, hogy a tömítő kittek a hézag belső oldalára, illetve a háttértömítéshez tapadjanak. Részleges tapadás esetén sem akadályozhatják meg a kittek rugalmas mozgását. Fentiek alapján tehát az elválasztó fóliáknak olyan minőségűeknek kell lenniük, hogy azok a hézagtömítő kittek rugalmas mozgását ne akadályozzák meg. Szokásos megoldásnak számít olyan háttértömítőanyagok alkalmazása, amikor az elválasztó fólia szerepét maga a háttértömítő anyag tölti be. Általában alkalmazhatók továbbá önálló elválasztó rétegként a polietilén, vagy PVC-fóliák. Háttértömítő anyagok: A háttértömítő anyagoknak szintén kitt-tömítés esetén van szerepük. Feladatuk, hogy a hézag belső oldalán egy, lehetőleg konvex lezárást biztosítsanak megakadályozva ezzel a túlzott tömítőanyag felhasználást. A háttértömítő anyag nem lehet nedvszívó, továbbá nem akadályozhatja meg a hézagtömítő kitt rugalmas alakváltozását. Nem tartalmazhat olyan anyagot, amely behelyezése során a hézagoldalra kenődve korlátozni tudja a hézagtömítő anyag tapadását (pl. bitumen, kátrány, olaj stb.) Nem okozhat elszíneződést, felhólyagosodást a tömítőkittben és beépítési állapotban kellően ellenállónak kell lennie a hézagtömítő kitt lesimításánál. Hőszigetelő anyagok: A hőszigetelő anyagok szerepe a panelhézag esetében a hőszigetelés folytonosságának biztosítása. Ennek megfelelően alkalmazásukra csak szendvicspanel esetén van szükség. Anyagminőségük azonos lehet a szendvicspanel hőszigetelésével, csak méretük - a hézag rés jellege miatt - az elhelyezésükre szolgáló helyhez igazodik. -25-

26 26. ábra Vasbeton falpanel általános kialakítása -26-

27 4. Közelítő ellenőrző számítások 4.1. Felhasznált szabványok, egyéb szakirodalom 19 Méretezéselmélet EuroCode-0 Terhek, hatások EuroCode-1 i. Állandó és esetleges terhek MSZ EN 1991 Méretezés EuroCode-2, EuroCode-8 i. Vasbetonszerkezetek MSZ EN 1992 ii. Földrengés MSZ EN 1998 Egyéb szakirodalom i. Farkas/Huszár/Kovács/Szalai: Betonszerkezetek méretezése az Eurocode alapján, 2006 ii. Dulácska Endre: Földrengés elleni védelem, egyszerű tervezés az Eurocode 8 alapján, 2009 iii. Haris/Kiss: Tervezési Segédlet a Magasépítés Vasbetonszerkezetek c. tantárgy gyakorlati feladatához, Rendelkezésünkre álló adatok Az előző pontokban ismertetettek alapján a csarnok általános főállásának geometriai kialakítása már rendelkezésünkre áll. A közelítő statikai számításhoz szükséges alapvető geometriai adatokat részben meghatároztuk, részben pedig az adatlapon megkaptuk (alaprajz, metszet), a számítás elkezdhető. A közelítő statikai számítás célja: i. a felvett geometriai méretek közelítő ellenőrzése, ii. egyszerűsített, könnyen kezelhető, ám mégis viszonylag pontos eredményt szolgáltató módszerekkel, képletekkel. iii. az esetlegesen nem megfelelő kialakítású szerkezeti elemek méretei, így könnyen, relatív kis energiaráfordítás mellett megváltoztathatók, még a részletes számítások előtt. Közelítően ellenőrizendő szerkezeti elemek: i. feszített hosszú főtartó, ii. feszített körüreges födémpanel, iii. lágyvasalású rövid főtartó a közbenső szinten, iv. közbenső oszlop alsó szakasza és rövidkonzoljai, v. oszlop kehelyalapja, vi. egyszerűsített földrengésszámítás egy általános közbenső főállásra. 19 Részletesen lásd az irodalomjegyzékben -27-

28 4.3. Terhek, hatások A közelítő ellenőrzések elvégzéséhez, meg kell határoznunk az egyes szerkezeti elemeket érő hatásokat. Ezt célszerűen az EuroCode szabványsorozat előírásai alapján tesszük meg. A szerkezetet érintő, jelen tervezési feladatban figyelembe vett hatások: i. állandó jellegű hatások: tartók önsúlya, pl.: főtartók, oszlop rétegrend önsúlya, pl.: tető rétegrend másodlagos szerkezetek önsúlya pl.: falpanel ii. iii. esetleges jellegű hatások: hasznos terhek, meteorológiai terhek: szeizmikus hatás: földrengés. pl.: szerelési teher pl.: hó- és szélteher Az egyes hatások karakterisztikus- és reprezentatív értékeit az EC1 szerint kell meghatározni. A különböző tehercsoportok (hatáskombinációk) várható értékeit szintén az EC1 szerint kell meghatározni: i. ideiglenes határállapotban, ii. teherbírási határállapotban, iii. használhatósági határállapotban. Jelen tervezési feladatban figyelembe nem vett hatások: i. egyéb esetleges hatások, pl.: hőterhelés ii. rendkívüli hatás pl.: ütközés Állandó hatások A G k,inf és a G k,sup az állandó hatások 5%-os alsó, és 95%-os felső becsült küszöbértéke, karakterisztikus értéke. Megfelelő adatok hiányában az alábbi összefüggéseket lehet használni: G k,inf = 0,95 G k G k,sup = 1,05 G k Abban az esetben, ha az állandó hatás relatív szórása nem haladja meg a 10%-ot, és/vagy a G nem az ellenállás oldalon játszik szerepet, a várható érték megegyezik a karakterisztikus értékkel: G m = G k -28-

29 Állandó hatás parciális tényezői: i. alsó parciális tényező: γ G,inf = 1,00 (általában) ii. felső parciális tényező: γ G,sup = 1,35 (általában) Esetleges hatások Az esetleges hatás karakterisztikus értéke megegyezik a várható értékkel: Q m = Q k Az esetleges hatásnak a határállapot igazolásakor alkalmazott értéke, tervezési értéke, a reprezentatív érték. Ezek az alábbiak lehetnek: i. karakterisztikus érték: Q k ii. kombinációs érték: Ψ 0 *Q k iii. gyakori érték: Ψ 1 *Q k iv. kvázi állandó érték: Ψ 2 *Q k Az egyes esetleges hatásokhoz rendelt Ψ j értékeket a szabványból lehet meghatározni. Az esetleges hatások parciális tényezője egységesen: γ Q = 1, Szeizmikus hatás A szeizmikus hatásnál közvetlenül az építményre egyedileg előírt tervezési értéket kell meghatározni: A Ed Hatáskombinációk A teherbírási határállapothoz tartozó hatáskombinációk: a) A tartós és ideiglenes tervezési állapothoz, mint alapkombináció: E d1,a = Σ( γ G,j,sup G k,j,sup + γ G,j,inf G k,j,inf ) + γ Q,1 Q k,1 + Σ γ Q,i Q k,i b) részletes erőtani vizsgálat esetén általában: E d1,b = Σ( γ G,j,sup G k,j,sup + γ G,j,inf G k,j,inf ) + γ Q,1 Ψ 0,1 Q k,1 + Σ γ Q,i Ψ 0,i Q k,i c) vagy: E d1,c = Σ( ξ j γ G,j,sup G k,j,sup + γ G,j,inf G k,j,inf ) + γ Q,1 Q k,1 + Σ γ Q,i Ψ 0,i Q k,i ahol γ G,j,sup ; γ G,j,inf ; G k,j,sup ; G k,j,inf - lásd pontban, ξ j - csökkentő tényező, általában 0,85, γ Q,j ; Ψ 0,j ; Q k,j - lásd pontban, -29-

30 A használhatósági határállapothoz tartozó hatáskombinációk: d) A terhek karakterisztikus kombinációja: E ser,d = Σ( G k,j,sup + G k,j,inf ) + Q k,1 + Σ Ψ 0,i Q k,i e) A terhek gyakori kombinációja: E ser,e = Σ( G k,j,sup + G k,j,inf ) + Ψ 1,1 Q k,1 + ΣΨ 2,i Q k,i f) A terhek kvázi-állandó kombinációja: E ser,f = Σ( G k,j,sup + G k,j,inf ) + ΣΨ 2,i Q k,i ahol γ G k,j,sup ; G k,j,inf - lásd pontban, Ψ 0,i ; Ψ 1,i ; Ψ 2,i ; Q k,i - lásd pontban, A szeizmikus tervezési állapothoz tartozó hatáskombinációk: e) A terhek karakterisztikus kombinációja: E d = ΣG k,j + A Ed + Σ Ψ 2,i Q k,i ahol G k,j - lásd pontban, Ψ 0,i ; Ψ 1,i ; Ψ 2,i ; Q k,i - lásd pontban, A Ed lásd pontban Csarnokot érő hatások meghatározása Az előző pontokban egy rövid áttekintést adtunk a csarnokot érő hatásokról, a hatáskombinációkról. Határozzuk meg a csarnokot érő egyes szokványos hatásokat, Ellenőrizzük le közelítően a főbb elsődleges tartószerkezeti elemeket, Határozzuk meg a csarnok általános közbenső főállására ható szeizmikus hatás nagyságát a főállás irányában, Ellenőrizzük le a főállás közbenső pillérjét és alaptestjét szeizmikus hatásra. -30-

31 Állandó hatások, az önsúly Általában önsúly jellegű hatások, melyek föntről lefelé haladva az alábbiak: i. tető rétegrend önsúlya, ii. lámpatestek önsúlya, iii. közbenső födémlemez önsúlya, iv. hosszú- és rövid főtartók önsúlya, v. oszlop önsúlya, vi. falpanelek önsúlya, vii. kehelyalap önsúlya. Az egyes elemek, szerkezeti kialakítások geometriai alakjából és a felhasznált anyagok sűrűségéből egyértelműen meghatározhatóak. A tető rétegrend teljes önsúlyterhe (p 1 ) a feladatlapon került megadásra. A tartók statikai vázára értelemszerűen kell működtetni az egyes terheket, lásd részletesen az egyes elemek méretezésénél később Esetleges hatások, hasznos teher Jelen tervezési feladatban hasznos teher két helyen vehető számításba: i. tetőn, mint szerelési hasznos teher, ii. közbenső födémen (p 2 ). A szerelési teher várható értéke: Q k szerelési = 1,00 kn/m 2 A közelítő számítás során, azonban elhanyagoljuk, mivel i. tetőpanelon nem járnak, építkeznek a legnagyobb hó esetén, így elegendő a hóteher figyelembevétele. A közbenső födémlemezre értelmezett hasznos teher várható értéke (p 2 ) a feladatlapon került megadásra. A hasznos teherhez tartozó Ψ j értékeket a szabványból szabadon fel lehet venni. -31-

32 Esetleges hatások, hóteher A hóteher tervezési értéke: s d = γ s s ahol s γ s = 1,50 a vízszintessel α szöget bezáró tetők vízszintes vetületére vonatkoztatott függőleges irányú hóteher nagysága a hóhatás parciális tényezője A vízszintessel α szöget bezáró tetők vízszintes vetületére vonatkoztatott függőleges irányú hóterhet a következő összefüggésekből kell kiszámítani: s = µ i C e C r s k ahol s k a felszíni hóhatás karakterisztikus értéke, Magyarország területén az alábbi módon számítható: A s k = 0,25 (1 + ) [kn/m 2 ] 100 de: s k 1,25 kn/m 2 egységesen M.o. területén ahol A a talaj felszínének tengerszint feletti magassága [m]-ben. C e C t a miatti csökkentő tényező, értéke szokásos időjárási viszonyok esetén 1,0. E tényező 1,0-nél kisebb értékeivel vehető figyelembe az erőteljes szél hóhatás csökkentő hatása. a hőmérsékleti csökkentő tényező, értéke szokásos hőszigetelésű tetők esetén 1,0. E tényező 1,0-nél kisebb értékeivel vehető figyelembe a tetőn keresztüli intenzív hőveszteség hóterhet csökkentő hatása. µ i a hóteher alaki tényezője, α = 0 tetőhajlásszög esetén az értéke 0,8. A hóteher Ψ tényezői: Ψ 0 =0,6 Ψ 1 =0,2 Ψ 2 =0-32-

33 Esetleges hatások, szélteher Egy épület adott külső felületére működő szélnyomás tervezési értéke: ahol w e γ w = 1,50 w d = γ w w e az épület külső felületén működő szélnyomás a szélteher parciális tényezője Az épület külső felületén működő szélnyomást a következő összefüggésekből kell kiszámítani: ahol q ref w e = q ref c e (z e ) c pe az átlagos torlónyomás, ami egyben a szélhatás karakterisztikus értéke, értékét a következő összefüggésből lehet meghatározni: q ref = ρ/2 v * ref [kn/m 2 ] ahol ρ - a levegő, tengerszint feletti magasságától, hőmérséklettől és légköri nyomástól függő sűrűsége, általános esetben értéke 1,25 kg/m 3 -nek tételezhető fel. v ref a szélsebesség referenciaértéke, Magyarország területén értékét 20 m/s-ra kell felvenni. a fenti értékeket behelyettesítve, Magyarország területén: q ref = 0,25 kn/m 2 c e (z e ) a helyszíntényező, melynek értékét a terep tulajdonságai (beépítettségi kategóriák, terep tagoltsága) és a z e terepszint feletti, ún. referenciamagasság függvényében lehet meghatározni. A szabvány szerinti beépítettségi kategóriákat az alábbi táblázat tartalmazza: Beépítettségi kategória 0. Parti terület, vagy nyílt tenger; mel ki van téve a tenger felől fújó szél hatásának I. Tavak, szélirányban legalább 5 km hosszú tó; sima szárazföldi terület, akadályok nélkül II. Mezőgazdasági terület kerítésekkel, elszórtan mezőgazdasági építményekkel, házakkal vagy fákkal III. Külvárosi, vagy ipari övezet, állandó erdők IV. Városi övezet, ahol a földfelület legalább 15%-át olyan épületek fedik, amelyek átlagos magassága legalább 15m. 1. táblázat Beépítettségi kategóriák -33-

34 A helyszíntényező értékét, sík terepen az alábbi grafikon segítségével határozhatjuk meg. (Hegyvidéken, ahol a szélsebességet a terep tagoltsága jelentősen befolyásolja, egy c r (z) topográfiai tényezőt is figyelembe kell venni a c e (z e ) számításakor. 1. diagram Helyszíntényező értékei Az épület függőleges homlokzatára ható szélhatás esetén az EC különböző zónákat definiál, amelyekben a szélnyomás értéke eltérő. Amennyiben a vizsgált oldalfal magassága nem haladja meg a szél irányára merőleges szélességi méretet, elegendő egyetlen szélnyomás-zóna figyelembe vétele. A tervezési feladatban megadott épület méretek esetén ez a feltétel teljesül, ezért egyszerűsítésképpen a számítás során ezt az esetet alkalmazhatjuk. Ekkor a referenciamagasság értéke az épület magasságával vehető egyenlőnek: z e = H c pe a külső nyomási tényező, melynek értéke azon A felület függvényében határozható meg, amelyre a szélnyomás (szélszívás) nagyságát meg akarjuk határozni. Az összefüggés a következő: c pe = c pe,1 ha A 1 m 2 c pe = c pe,1 + (c pe,10 - c pe,1 )*log 10 A ha 1 m 2 A 10 m 2 c pe = c pe,10 ha 10 m 2 A ahol c pe,1 illetve c pe,10 az A = 1 m 2 illetve A = 10 m 2 terhelt felülethez tartozó c pe értékek (a tervezési feladatban megadott épület méretek esetén a c pe,10 értéket alkalmazhatjuk). -34-

35 A külső nyomási tényező értékeit tervezési feladatban előforduló esetekre az alábbiakban foglaljuk össze az épület függőleges oldalfalára ható szélteher esetén: D E szél iránya H B szél iránya n * a 27. ábra A szélteher értelmezése Zónák jele B/H D E c pe,10 c pe,1 c pe,10 c pe,1 1 +0,8 +1,0-0,5 5 +0,8 +1,0-0,7 2. táblázat A nyomási tényezők értékei A B/H arány közbenső értékeinél lineáris interpoláció alkalmazandó. A szélteher Ψ tényezői: Ψ 0 =0,6 Ψ 1 =0,5 Ψ 2 =0 B -35-

36 Földrengés hatás, földrengés teher A földrengésre történő méretezés egy ún. földrengési teherre való méretezésre vezethető vissza, mert a földrengés hatására megmozduló épületrészekre a tömegükkel és gyorsulásukkal arányos tehetetlenségi erők hatnak. Az EC8-cal összhangban a sziklán értelmezett maximális gyorsulás referenciaértéke (a gr ) a feladatlapon van megadva. A számításba veendő vízszintes gyorsulás, még továbbra is sziklán értelmezve, az épület fontossági osztályának figyelembevételével az alábbiak szerint értelmezendő: a g = γ I *a gr ahol γ I a fontossági osztályt jellemző (a feladatlapon megadott) fontossági tényező, értéke az alábbiak szerint határozandó meg: Fontossági Épület leírása γ I osztály I. A közbiztonság szempontjából kisebb jelentőségű épületek 0,8 II. Általános épületeke, amelyek nem tartoznak más kategóriába 1,0 III: Épületek, amelyek összeomlása különösen veszélyezteti az 1,2 emberi életet IV. Épületeke, amelyek épsége a földrengés alatt életfontosságú 1,4 3. táblázat A fontossági tényezők értékei A földrengésből származó teljes eltolóerő az alábbi összefüggésből számítható: F b =S d *m ahol m a födémlemezben koncentrált tömeg nagysága, mely a fejezet e) hatáskombinációként állítandó elő az önsúly karakterisztikus értékéből és az összes esetleges jellegű hatás kvázi-állandó (Ψ 2 ) teherrészéből, S d az ún. tervezési gyorsulási válaszspektrum értéke, mely az alábbiak szerint értelmezhető: 28. ábra Rugalmas gyorsulási válaszspektrum EC8 szerint -36-

37 A tervezési gyorsulási válaszspektrumot jelentősen befolyásolja a földrengés típusa (1., vagy 2. típusú) és az esetlegesen sziklától eltérő altalajviszony. A különböző talajosztályok az alábbiak szerint értelmezhetőek: Talajok osztályozása Talajosztály Jellemzői A szikla, legfeljebb 5 m-es gyengébb réteggel a felszínen tömör homokréteg, kavics, vagy kemény agyag legalább 10 m B vastagságban tömör, vagy közepesen tömör homok, kavics vagy kemény agyag, C több 10, vagy 100 m-es vastagságban laza, vagy közepesen tömör kohézió nélküli talaj, vagy lágytól D közepesig terjedő kohézióval rendelkező talaj üledékes réteg a felszínen, 5-20 m közötti C és D osztályú E rétegekkel, alul merevebb talajjal S 1 és S 2 puha és folyósódásra hajlamos talajok stb., ezek esetében a talajszorzó és a töréspontok értékei kísérletből határozandók meg. 4. táblázat Talajok osztályozása az EC8 szerint Az EC8 szerinti I. típusú földrengés esetén a válaszspektrum töréspontjait azonosító rezgésidők (T B ; T C ; T D, lásd 28. ábrán) és a különböző altalaj viszonyokat figyelembe vevő talajszorzó (S) érékére a Nemzeti Alkalmazási Dokumentum (NAD) az alábbiakat írja elő Magyarországon: Talajosztály Talajszorzó Töréspontok [s] S T B T C T D A 1,0 0,15 0,4 B 1,2 0,15 0,5 C 1,15 0,20 0,6 2,0 D 1,35 0,20 0,8 E 1,4 0,15 0,5 5. táblázat 1. típusú földrengés esetén a talajszorzó és a töréspontok értékei (Magyarországon) 29. ábra Rugalmas gyorsulási válaszspektrum I. típusú földrengés esetén, A-E talajosztályokra -37-

38 A vízszintes tervezési gyorsulási válaszspektrum az alábbi képletekkel számolható ki: A tervezési válaszspektrum Rezgésidő szerinti tartomány [s] S d 0 T T B, T B T T C, T C T T D, T D T 4 s, 6. táblázat Vízszintes tervezési gyorsulási válaszspektrum képletei Az ún. viselkedési tényezővel vehetjük figyelembe (q) a szerkezet képlékenyedő képességét, mely mindig felvehető az alábbi minimális értékkel: q= 1, Feszített hosszú-főtartó közelítő ellenőrzése Geometriai adatok, statikai váz A feszített hosszú-főtartó (I, T, ) teljes hosszát, az egyes csomóponti kialakítások függvényében, már a közelítő méretfelvétel során meghatároztuk (L tp ). 30. ábra A hosszú-főtartó hossza és a feltámaszkodási hosszak Az eltérő megtámasztások miatt, a c feltámaszkodási hossz a gerenda végein eltérő. Ha a feltámaszkodás alatt egyenletes feszültségeloszlást tételezünk fel, akkor a tetőgerenda statikai vázának hossza (l eff ) az alábbi képletből határozható meg: c 1 + c l l 2 eff = net + 2 A statikai vázat kéttámaszú gerendaként vesszük fel. -38-

39 Hosszú-főtartó anyagjellemzői A tervezési feladatban két eshetőség áll fenn: i. tipizált elemet, vagy ii. egyedi elemet tervezünk be. Ha ez előbbit tettük meg, akkor a gyártó cég által megadott adatokat használjuk fel. Ebben az esetben egy meglévő tipizált elemet kell betervezni, és annak az adatlapját megszerezni. Aki ezt a változatot választja, annak kötelező a betervezett elem adatlapját csatolnia a feladatához, és az abban megadott adatoknak megfelelően elvégezni az ellenőrző számítást. Az utóbbi esetben viszont nekünk kell az anyagjellemzőket és a geometriai adatokat, és természetesen a vasalási és feszítési paramétereket meghatároznunk. i. Beton: minimum C50 szilárdsági jelű ii. Betonacél: S500B jelű iii. Feszítőpászma: Fp-100/1770-R2 jelű Hosszú-főtartóra ható erők és hatáskombinációk A tetőgerendára ható egyes állandó jellegű hatások karakterisztikus értékei: i. önsúly az adatlapon egy adott elem önsúlya (G a ) rendelkezésünkre áll (l a ), ebből és az alkalmazandó elemünk hosszából (L tp ) egy egyszerű arány felállításával az alkalmazott elem önsúlya közelítően meghatározható: tp tp L ~ G = Ga [kn/m] l a ii. rétegrend a tetőgerendán elhelyezendő teljes rétegrend súlyát az egyes rétegek vastagságából és fajsúlyából kell meghatározni, ez a feladatlapon rendelkezésünkre áll: ahol t i ρ i p 1 = G rtg n = t i=1 i ρ az egyes rétegek vastagsága, az egyes rétegek fajsúlya, i [kn/m 2 ] A gerendára ható egyes esetleges jellegű hatások karakterisztikus értékei: i. szerelési teher lásd pontban (nem vesszük figyelembe) ii. hóteher lásd pontban iii. szélteher lásd pontban (nem vesszük figyelembe) -39-

40 Szélteher Hóteher Önsúly Szerelési teher 31. ábra A feszített tetőgerendára ható erők (a szaggatottakat nem vesszük figyelembe) Az egyes figyelembe vett hatások karakterisztikus értékeit meghatároztuk, majd képezzük a teherbírási határállapothoz tartozó a), b) és c) jelű hatáskombinációkat, a pont szerint. Továbbá meg kell határoznunk a használhatósági határállapothoz tartozó e), f) és g) jelű hatáskombinációkat, szintén a pont szerint. l eff Feszített hosszú-főtartó közelítő ellenőrzése A mértékadó tehercsoport várható értékéből meghatározzuk a tetőgerendára ható erők M Ed ; illetve V red Ed tervezési értékeit. l eff M Ed M V red Ed V red Ed V 32. ábra A tetőgerenda mértékadó igénybevételei Ezek után következhet a keresztmetszeti méretek és alkalmazott acélmennyiségek közelítő ellenőrzése szilárdságtani alapon, azonban mivel vagy egyedi, vagy tipizált elemet alkalmazunk két eshetőség adódik: a) a tartó hajlítási- és nyírási ellenállása rendelkezésünkre áll a gyártói adatlapon (M Rd ; V Rd,2 ), b) a nyomatéki és nyírási ellenállást magunknak kell meghatároznunk az egyedi keresztmetszetre az alábbiak szerint közelítve a feszítés hatását a feladatban: i. nyomatéki egyensúlyi egyenletet írunk fel a húzott vasak súlypontjára, mint lágyvasalású szerkezetnél: ( ii. a fenti egyenletből meghatározzuk a nyomott zóna magasságát, x c -t és a kezdeti feltevéseket leellenőrizzük, ξ c <ξ c0, -40-

41 iii. a vetületi egyenlet segítségével maghatározzuk a szükséges vasmennyiséget. ü é iv. a feszített tartóban vegyesen alkalmazunk lágyvasalást (A st ; f yd ) és feszítőbetéteket (A p ; f pd ): χ v. magasépítési szerkezeteknél általában χ= 0,7 0,8 körüli érték alkalmazása adja a leggazdaságosabb megoldást. vi. a nyírási ellenállás közelítő ellenőrzése a korábban már a Vasbetonszerkezetek I. és II. című tantárgyakban meghatározottak szerint történhet. 33. ábra Egy feszített T tartó közelítő teherbírási diagramjai 20 A tervezési értékeket a teherbírási értékekkel össze kell hasonlítani, azaz a tartó megfelel ha: V M Rd M Ed illetve Rd, max Ed V Fontos megjegyeznünk, hogy a további elemek közelítő ellenőrzésénél a tetőgerendáról leadódó akcióerők értékeire is szükségünk lesz, azokat célszerű már most kiszámítani mind teherbírási, mind használhatósági határállapotban. 20 Koris Kálmán Előfeszített tartó tervezése Gyakorlati Jegyzet, BME

42 4.6. Feszített körüreges födémpalló közelítő ellenőrzése Geometriai adatok, statikai váz A feszített körüreges födémpalló teljes hosszát, a várhatóan szimmetrikusan kialakított végcsomóponti kialakítások függvényében, már a közelítő méretfelvétel során meghatároztuk (L fp ). 34. ábra A hosszú-főtartó hossza és a feltámaszkodási hosszak A c feltámaszkodási hossz a gerenda végein azonosnak tekinthető. Ha a feltámaszkodás alatt egyenletes feszültségeloszlást tételezünk fel, akkor a födémpanel statikai vázának hossza (l eff ) az alábbi képletből határozható meg: c 1 + c l l 2 eff = net + 2 A statikai vázat kéttámaszú gerendaként vesszük fel. Figyelem: a méretezést egy elemre kell elvégezni, mely nagy valószínűséggel NEM 100 cm szélességű! Födémpanel anyagjellemzői A tervezési feladatban tipizált elemeket alkalmazunk, a gyártó által kiadott adatlap rendelkezésünkre áll. Ebben a födémpanel minden főbb anyagjellemzője rendelkezésünkre áll, ezeket nem nekünk kell meghatározni. A tervezési feladatban csak a közelítő számításban ellenőrizzük a födémpanelt, így az adatlapon szereplő anyagjellemzőkre nincs szükségünk, csak a tartó megadott teherbírására Födémpallóra ható erők és hatáskombinációk A közbenső födémlemez egy általános födémpallójára ható egyes állandó jellegű hatások karakterisztikus értékei: i. önsúly az adatlapon egy adott elem önsúlya (G a ) rendelkezésünkre áll (l a ), -42-

43 ii. rétegrend a födémpallón elhelyezendő teljes rétegrend súlyát az egyes rétegek vastagságából és fajsúlyából kell meghatározni, ezt szabadon fel lehet venni: ahol t i ρ i G rtg n = t i=1 i ρ az egyes rétegek vastagsága, az egyes rétegek fajsúlya, i [kn/m 2 ] iii. gépészeti a födémpallón elhelyezendő általános gépészeti és egyéb terheket közelítően kg/m 2 között szabadon felvehetjük a feladatban. A pallóra ható esetleges jellegű hatások karakterisztikus értékei: i. hasznos teher lásd pontban 35. ábra Feszített körüreges födémpallóra ható erők Az egyes figyelembe vett hatások karakterisztikus értékeit meghatároztuk, majd képezzük a teherbírási határállapothoz tartozó a), b) és c) jelű hatáskombinációkat, a pont szerint. Továbbá meg kell határoznunk a használhatósági határállapothoz tartozó e), f) és g) jelű hatáskombinációkat, szintén a pont szerint Födémpalló közelítő ellenőrzése A mértékadó tehercsoport várható értékéből meghatározzuk az egyetlen födémpanelre ható erők M Ed ; illetve V red Ed tervezési értékeit. l eff M Ed M V red Ed V red Ed V 36. ábra Födémpanel mértékadó igénybevételei -43-