DEBRECEN FÓRUM ÉPKO Debrecen FÓRUM vasbetonszerkezetei. Dezső Zsigmond HYDRASTAT Kft.

Átírás

1 DEBRECEN FÓRUM Debrecen FÓRUM vasbetonszerkezetei Reinforced concrete structures of the Debrecen FORUM Dezső Zsigmond HYDRASTAT Kft. XI. Nemzetközi Építéstudományi Konferencia 11th International Conference of Civil Engineering and Architecture ÉPKO június 2. Csíksomlyó

2 A DEBRECEN FÓRUM épülete üzlet és szórakoztatási központ, a felső négy szinten parkolóval, közel 900 db gépkocsi részére. Finta és Társai Építész Stúdió Kft. Az épületegyüttes generál tervezője: Az engedélyezési terv tartószerkezeti fejezet: TM Janeda Kft. A közben megváltozott program módosított terveinek, valamint a kiviteli terveknek az elkészítésére a HYDRASTAT Kft. kapott megbízást. A beruházás kizárólag debreceni magán tőkéből valósul meg, debreceni befektetők és debreceni kivitelező cég közreműködésével!

3 Építészeti kialakítás A tervezett épület pince (-6,20 m) + fszt. + I-V/VI. emeletes. Az üzletek az alsó három szinten létesülnek, így a pinceszinten, a földszinten és a +5,30 m szinten. A kereskedelmi funkció fő szervezőeleme az épület hosszában végighúzódó, felülvilágított bevásárló utca, mely a két végén hatalmas előtetővel védett főbejárattal nyílik. Az üzletek gazdasági feltöltésére a pinceszinten létesített gazdasági udvar szolgál, mely kamionokkal is megközelíthető. A PIAC és FÓRUM összefüggő pinceszinttel rendelkezik, felépítményeik azonban önállóak. A Színház tömbje drámai színpadból és stúdiószínházból, valamint a kapcsolódó közönségforgalmi és kiegészítő funkciókból áll. Az előcsarnok többszintes, nagy belmagasságú tér, mely hatalmas üvegfalakkal nyílik a környező utca és a szoborpark felé. Nettó alapterület megközelítőleg Befoglaló mérete: m2 230,00 123,75 m (23 10,0 m / 15 8,25 m)

4 Tartószerkezeti leírás Az épület szerkezeti rendszere az alsó három szint üzletéhez igazodik az ECE korábbi épületeinek és standardjainak megfelelően. Így szerkezeti rendszere nagy hasonlóságot mutat a korábbi (pesti, pécsi, győri) Árkád -ok épületeinél alkalmazott megoldásokhoz. Így jellemzően 10,0 m 8,25 m raszter-hálóra szerkesztett. A födémek gyorsabb megépíthetősége mellett, azok nagyfokú átalakíthatósági igénye miatt, általában kéregpaneles síklemezzel készülnek, előregyártott gerendás szerkezettel A A B B C C D D E E F F G G H H I I J J K K L L M M N N 245,30 m 147,40 m 2 2 O O P P R R A parkolókhoz vezető rámpák monolit vasbetonból készülnek, melyek részben faltartókra, részben kiváltó gerenda rendszerre támaszkodnak. A színház különálló szerkezete, rezgéselválasztó úsztatott kialakítással áll az alatta lévő teherelosztó gerendarácson. A pinceszinti rakodó udvar feletti gerendák, valamint a színház alatti bevásárló központ raszterosztása épülő gerendarács utófeszített monolit vasbeton kialakítással készülnek.

5 Dilatáci ciók, merevítés Az eredeti kialakítás szerint az épület 6 dilatációs egységből állt, a J raszter, valamint a 9, és a 14 raszterek mentén. A dilatációs egységek számát azonban a minimálisra kellett csökkentenünk, elsődlegesen azért, mert a kisebb dilatációs szakaszok miatt szükséges nagyobb számú merevítő rendszer beépítése, a már korábban kialakított funkciót ellehetetlenítette volna, másrészt hogy az épület nagyfokú átalakíthatósági flexibilitását a több merevítő falrendszer ne akadályozza. Az alsóbb szintek szerkezetét a 14 raszter mentén csupán két dilatációs egységre bontottuk, A felsőbb szintek hőszigetelés nélküli szerkezeteit mozgási hézaggal tovább osztottuk. Az így kialakult dilatációs mezőket a lépcsőházi magokkal és merevítő vasbeton falakkal merevítettük. A mozgási hézagokat a dilatációs raszterben kialakított hagyományos pillérkettőzéssel terveztük.

6 Alapozási szerkezetek Az egész területen váltakozó vastagságban iszapos homokliszt, illetve homoklisztes homok terül el, de a -9,00 m szint alatt tömör homokréteg található. Kellően merev monolit vasbeton talplemez kialakításával az alapozás síkjában fellépő talpfeszültség kn/m 2, ami a geosztatikus előterhelés figyelembevételével kn/m 2 többletfeszültséget jelent. Ez az összenyomódási modulusok és határmélység alapján hagyományos eljárással számítva 6 8 cm-es süllyedést eredményez. A rugalmasan ágyazott talplemez igénybevételeit és a talajban keletkező feszültségeket két dimenziós véges elemű Winkler-ágyazással meghatározva a süllyedések mértéke 1 2 cm-re korlátozódik. Az alkalmazott eljárás során a talaj rugalmas ágyazási mértékét, az ágyazat merevségét a talaj Φ és C függvényében Soletanche adatai alapján adtuk meg, ami a gyakorlati tapasztalatok alapján jó megközelítésnek bizonyul. A talplemez alatt készülő ágyazati réteget a puhább talajrétegek cseréjét és tömörítését követően, geotextília terítésre elhelyezett, 30 cm vastag tömörített homokos kavics, felső rétegében zúzottkő ágyazat biztosítja. A tömörséget jegyzőkönyvben dokumentált méréssel ellenőrizték, mely E v N/mm 2 (MN/m 2 ) közöttire adódott. Minden körülmény figyelembevételével a tervezett alapozási mód 1,00 m vastag vízzáró, monolit vasbeton lemezalap, a pillérek alatt 40 cm-rel felfelé álló, kivastagított tömbökkel.

7

8 Az épület vízzárását a korlátozott repedéstágasságú, 1,0 m vastag monolit vasbeton alaplemez, valamint a 40 cm vastagságú monolit vasbeton vízzáró falszerkezet adja. A vízzáróságot a betontechnológiai előírások szerint készülő vízzáró betonok és a VOLTEX bentonitos szigetelőpaplan rendszer együttesen és külön-külön is biztosítják. A meglévő épülethez történő csatlakozásnál a süllyedéskülönbségek felvételére kettőzött, elfordulást biztosító, munkahézaggal, illetve dilatációval határos kompenzációs sávot építettünk be, melyek folytatásaként a pincefalazatokban több centiméteres harmonika szerű szétnyílást, illetve záródást lehetővé tevő vízzáró dilatációs kapcsolatokat is beterveztünk. Az alaplemez fölött 40 cm-es kavicsfeltöltés készül a gépészeti vezetékek elhelyezésére. A teljes szárazsági követelményt igénylő helyiségeknél a feltöltés alatt Dörkennel kialakított szivárgó rendszer és szigetelés épül.

9

10 Az alaplemez 25/175 alapvasalással készül, a repedési korlátozás biztosítására a felület közeli 6/10/10 hálós vasalással kiegészítve. A pillérek alatti tömbök geometriájának és vasalásának kialakítására négy a terhelés függvényében méretezett modult adtunk meg, a jelentősebb hajlítónyomatékok felvételét biztosító további alsó pótvasalással és az átszúródási vasalásként alkalmazott 16-os kengyelek elhelyezésével.

11

12

13

14 A B C D E G F H I J K L M N O P R BETONOZÁSI SZAKASZOK A B C D E G F H I J K L M N O P R A talplemez szakaszainak betonozását folyamatos betonozással egymást követő három rétegben írtuk elő, max m 2 körüli szakaszokban, tervezett sakktábla szerű ütemezéssel. Az utolsó betonozási szakasz a csatlakozásnál kialakított kompenzációs szakasz, mely már a felszerkezet egy részének megépítését követően kerül kivitelezésre, tovább csökkentve ezzel is a dilatációkban fellépő elfordulás mértékét. A lemezszakaszok betonozása éjszaka történik, egyrészt a mixerek városi forgalomban történő akadálymentes közlekedésének biztosítására, másrészt a repedésveszély csökkentése szempontjából kedvezőbb hőmérsékleti viszonyok miatt.

15 Födémszerkezetek A födémek többtámaszú, egy irányba teherhordó, sík vasbeton lemezek, melyek a többtámaszú gerendákra fekszenek fel. Így a lemezek teherhordási rasztermérete 8,25 m, a gerendák közti 7,65 m-t áthidalva. A födémkonstrukció meghatározásánál lényeges szempont volt a gyors építhetőség, a későbbi nagyfokú átépítési lehetőség és természetesen mindezekkel együtt a gazdaságosság is. Ennek megfelelően a tervezés során viszonylag hamar eldőlt, hogy a kisebb kötöttséget jelentő kéregpaneles megoldás készül. Már csak azért is, mivel az ECE beruházásoknál ez már jól bevált és viszonylagos standardnak tekinthető. Az így kialakult födémlemezek szerkezeti vastagsága 30 cm, mely az alsó 8 cm-es kéregből, a fölé elhelyezett könnyítő idomból és a felső 8 cm-es helyszíni monolit vasbeton rétegből áll. A súlycsökkentő kirekesztést 14 cm vastag polisztirol csíkok alkotják, melyeket a friss betonba nyomva a gyárban helyeznek el. A polisztirol csíkok felúszását, illetve elmozdulását, a térrácsokon átvezetett, 6-os betonacélok akadályozzák meg. A vasbeton lemezek önsúlya így közel 20 %-al csökkenthető.

16 A kéregpanel kiválasztása során az ajánlatokat átvizsgálva, a megkívánt műszaki paramétereknek két kéregpanel felelt meg: a felülbordás feszített kéregpanel a felülbordás feszített panelek min cm felfekvést igényelnek a gerendán, a feszített panelek kikönnyítése gyakorlatilag nem lehetséges, mivel az együttdolgozás ez esetben csak a két bordára hárulna, így egy borda átvágása jelentősen lecsökkentené a panel, illetve a födémszakasz teherbírását, a födémek részleges kétirányúsítása, illetve keresztirányú együttdolgozása bordás panelnél kizárt, utólagos dübelezése korlátozott, csak a feszítő pászmák szükséges betontakarásnak meghagyásával lehetséges, a feszített bordás panel nagy előnye, hogy csak egy közbenső alátámasztást igényel, a lágyvasalású Profipanel a hagyományos lágyvasalású panel 1,5 cmes felfekvéssel is kialakítható. Ez utóbbi a gerendák vasalását, a fejlemez kialakítását és az együttdolgozást megkönnyíti. a Profipanel jelen esetben hat bordával készül, felületi érdesítésével is az együttdolgozást fokozva, a térráccsal kialakított panelek fölötti keresztirányú alsó vasalással és a kikönnyítő elemeken átvezetett keresztirányú monolit bordázattal ez megoldható, növelve ezzel a lokális teherbírási tartalékot és áttörhetőség lehetőségét, a nagy mennyiségű gépészeti és elektromos elemek folyamatos átépítése miatt a födém alatt azok korlátlan rögzítési lehetősége szükséges, mely utólagos dübelezéssel a lágyvasalású paneleknél gyakorlatilag korlátozás nélkül lehetséges, a lágyvasalású kéregpaneleket a széleken és a harmadokban min. 2,60 m-ként is provizórikus dúccal kell megtámasztani.

17 Bár a feszített bordás pallók ajánlati ára némiképp alacsonyabb, nem kompenzálja a megfelelően kialakított lágyvasalású kéregpaneles födémek nagyobb flexibilitását, mely kétségtelen, hogy csak a folyamatos és jelentős átalakítási igény esetén előnyös mint jelen esetben. Azonban a födémek építése során felmerülő járulékos költségek a bordás panelek alkalmazása esetén jelentős mértékben csökkenthetők. A tervezett épületnél az állványozás és daruzás költség-különbözete ebben az esetben jelentős kb. 65 MFt-ra tehető! A nagy belmagasság és gyors beépíthetőség miatt keretes alátámasztó állványok alkalmazása esetén a lágyvasalású panelek négy helyett, három alátámasztása is elégséges a keretlábak 1,0 m-es távolságával (7,65-3 1,00)/2 = 2,325 m a bordás panel egy alátámasztásával ellentétben. Ha azonban azonos műszaki tartalommal a Profipanelt is felfektetjük a gerendákra és a keretes állványok lábait a maximális 2,50 m-re széthúzzuk, akkor itt is elégséges a középre beépített egysoros keretes állványzat (7,65-2,50)/2 = 2,575 m. Jelen esetben a kivitelezővel egyeztetve, a Profipanelt nem fektetjük fel a gerendákra, így a keretes állványok lábait a maximális 2,50 m-re széthúzva, a gerendák mellett a széleken elhelyezve 7,65-2,50 2 = 2,65 m akkor kétsoros keretes állványzat elégséges. Mindezeket értékelve a Wienerberger Profipaneljét választottuk.

18 Főtartók és s hosszgerendák A födémek gyámolítására hosszirányban elhelyezett előregyártott gerendákat terveztünk, a főtartó gerendák a 10,0 m-es rasztermérethez tartoznak, a daruzhatóság érdekében két fél darabból készülnek előregyártva, helyszíni monolit vasbeton fejlemezzel, a két-két 30 cm széles gerenda elem magassága 60 cm, így a gerendák födémmel együttes szerkezeti magassága 90 cm-es, a gerendák előregyártott elemei a pillérekre nem ülnek fel, azokra csupán 1,5 cm-re fekszenek fel. Ezért a pillér-gerenda kapcsolat kialakítása a gerenda véglapok vízszintes bordázatával és a többtámaszúsított vasalással ellátott fejlemez bevezetésével történik, a gerendák a gépészeti csövek és elektromos vezetékek átvezetéséhez előre kialakított standard lyukasztással készülnek. Felszerkezeteket gyámol molító gerendarácsok A pinceszinti rakodó udvarnál a gépkocsi forgalom miatt a pilléreket csak korlátozott módon lehetett elhelyezni, ami viszonylagosan nagyobb fesztávolságú födémmező kialakulását eredményezte. Ezért a födémszakaszt 2,40 m sorolásban kialakított gerendákkal gyámolítottuk. Ráadásul a födémszakasz egyik felén a földszinti áthaladó kamion forgalmat biztosító út húzódik, míg másik felére a több szintet kiváltó homlokzati tartószerkezet pillérei terhelnek. Tekintettel arra, hogy a teherforgalom biztosítására a 4,50 m szabad belmagasságot is mindenütt biztosítani kellett, ezért a gerendák hasznos magasságát 1,50 m- nél nem lehetett nagyobbra venni.

19 20 0 /1 G 6 60/85 G 60/120,60 : -0 FS O80 O80 80/ /1 G 8 O80 O80 F S: 0-0,1 O /1 G 8 G-PCS -7, /1 G /1 G /1 G 8 O80 O80 G 60/120 G 60/120 O /1 G 6 80/80 80/80 B 50/ /1 G 8 80/80 O80 O / A födémszakasz gazdaságos kialakíthatósága miatt és a gerendák szükséges teherbírásának biztosítására a födémszakasz monolit vasbeton szerkezeti elemeinek utófeszítését terveztünk. A feszítés tervezése és végrehajtása összetett, speciális berendezések alkalmazását és nagy szakmai hozzáértést igénylő feladat, ezért annak kialakítása szaktervező bevonásával a Pannon-Freyssinet Kft. közreműködésével történik.

20 A színház alatti bevásárló központ három szintjének szerkezeti kialakítása és raszterosztása az épület többi területével azonos, így az eltérő színházi tartószerkezeti rendszer kiváltása, illetve teherelosztása szükséges. Ezt a hagyományosan kialakított szint feletti úsztatott réteg fölé beépített gerendaráccsal biztosítottuk. A gerendarács kialakítását a rakodóudvari gerendákéhoz hasonló utófeszített monolit vasbeton szerkezettel terveztük. Pillérek és s teherhordó falrendszerek Az épület monolit vasbeton pillérekkel készül, a moduláris kialakítás és a gerendák csatlakozásai miatt, a lehetőségekhez mérten egységesen 60/60 cm-es keresztmetszettel. Az alsóbb szintek jellemzően nagyobb teherviselő pilléreit 70/70 cm-es keresztmetszeti méretűre módosítottuk. A színház teherelosztó gerendarácsa alatt a pillérek mérete mindhárom szinten 80/80 cm. A pinceszinti gazdasági udvar pillérei, valamint a bevásárló utca rotonda körüli pillérei egységesen 80 cm-es átmérővel, kör keresztmetszettel készülnek. A lépcsőházi magok monolit vasbeton falakkal készülnek, a pihenő peremeken kialakított vállra ültetett, beakasztott előregyártott vasbeton lépcsőkarokkal. A födémek és a lépcsőházi falak kapcsolatát beépített COMAX vasalatcsatlakozó elemekkel biztosítjuk. Az épület merevítését a lépcsőházi magok monolit vasbeton falai, továbbá a meghatározott helyeken kialakított monolit vasbeton merevítőfalak együttesen biztosítják.

21 Tervezési irányelvek, terhek és hatások Az épület tervezése és kivitelezése a német ECE felügyelete (Prof. Dr.-Ing. M. Fastabend) mellett történt és történik. Ennek megfelelően a közös nyelv miatt a kiviteli dokumentáció tartószerkezeti fejezete az EUROCODE előírásai szerint készül, kiegészítve a Megbízó által a bérleti szerződésben meghatározott igénybevételekkel és követelményekkel. Az üzletek hasznos terheléseinek figyelembevételekor a szabványos 5,0 kn/m2, illetve raktáraknál a 7,5 kn/m2 hasznosterhelés helyett, az alsó három szint ECE által megadott területein 10,0 kn/m2 hasznosterheléssel számoltunk. Az alakváltozásokat az önsúlyok alapértékével és hasznos terhek tartós részével számítottuk, de a szigorúbb megrendelői igényekhez igazodva. Ennek megfelelően a szerkezeti elemek alakváltozása (lehajlása) a biztonsági és egyidejűségi tényezők nélkül számítva kéttámaszú tartóknál egyes helyeken nem lehetet több mint L/500. Más tartóknál az alakváltozási korlátozás ezzel egyenértékű elfordulást jelentett.

22 Megállap llapítások Egy épület tervezése során (különösen a tartószerkezeti szempontok figyelembevételekor) a biztonságos egyensúly megteremtésére törekszünk a funkcionális és esztétikai igények mellett, a tartósság és a gazdaságosság törvényei szerint, mely könnyen belátható, hogy a különböző épületszerkezetek mind nagyobb egymásra hatásával, egységével érhető el. Ennek megfelelően a helyes tervezési folyamat és együttműködés során tehát az alábbiak szerint kell eljárni: A statikus felelős tervező a párhuzamos tervezés során elkészíti az épület tartószerkezeti előterveit, illetve meghatározza a teherhordó szerkezetek rendszerét és igénybevételeit. Ennek ismeretében a különböző elemek és rendszerek gyártmány-, illetve szaktervezői (esetleg a statikus felelős tervező közreműködésével) elkészítik a gyártmány-, illetve szakterveket. Így például elkészítik a kéregpanel kiosztását a felelős tartószerkezeti tervezővel egyeztetve, majd meghatározzák a panelvasalásokat. A további tartószerkezetek (pl. gerendák, konzolok) vasalását, a kiegészítő, illetve erősítő vasalásokat és a felső vasalásokat a felelős tartószerkezeti tervező készíti el. A különböző szerkezetek és építési technológiák együttes alkalmazása esetén tehát különösen fontos a közreműködő szaktervezők együttműködése, a vezető tervező szerepe. A beruházó különböző nem egyszer eltérő nemzetiségű szakemberei és a tervezők között az EUROCODE használata biztosítja a megfelelő közös nyelvet.

23 DEBRECEN FÓRUM KÖSZÖNÖM FIGYELMÜKET! Dezső Zsigmond HYDRASTAT Kft. XI. Nemzetközi Építéstudományi Konferencia 11th International Conference of Civil Engineering and Architecture ÉPKO június 2. Csíksomlyó