Beton- és vasbeton szerkezetek

Átírás

1 Történeti építéstechnikák Beton- és vasbeton szerkezetek Visnovitz György Szilárdságtani és Tartószerkezeti Tanszék Rekonstrukciós szakmérnök képzés, május 20. 1

2 ókori eredet Történeti szerkezet-e a vasbeton? XIX. sz. végi megjelenés Két évtizedes forradalmi fejlődés után folyamatos és gyors evolúció napjainkig. Most az 1930-as évekig tárgyaljuk, a többi egyetemi tananyag. 2

3 A vasbeton, mint a legfontosabb kompozit szerkezet betonépítés Kettős eredet: vasbetonépítés vas- és acélépítés minőségileg új szerkezetfajta 3

4 Miért nehéz a vasbeton szerkezetfejlődés történeti szintű tárgyalása? Anyag: cement/beton acél/vasváz a két anyag kapcsolata újabb anyagok Mechanikai modell, erőjáték: rúdszerkezet, síkbeli szerkezet térbeli összetett héjszerkezet Technológia: zsaluzat monolit-/előregyártott elő/utófeszítés anyagmozgatás Emberi tudás: tapasztalati ismeretek elméleti ismeretek szabályozás (szabványok) 4

5 Miért nehéz a vasbeton szerkezetfejlődés történeti szintű tárgyalása? Szellemtörténeti tárgyalás: kimagasló személyiségek Funkcionális tárgyalás: hidak, mérnöki szerkezetek középületek magasházak stb. Építőművészeti tárgyalás : meghatározó stílusok, formák, egyéni karakterek Földrajzi tagolás: Európa világ Magyarország 5

6 A legfontosabb mérföldkövek A kezdetek világ Magyarország Hidraulikus kötőanyag, beton I. szd Róma Budapest, aqueductus Portlandcement Nagyüzemi gyártás Beton a mélyépítésben Acélgyártás ( nagyüzemi) Vashálós beton Vasalt betonszerkezetek 1824 Joseph Aspdin 1844 Anglia 1828 I. K. Brunel, Themze alagút 1855 Henry Bessemer Szélfrissítéses konverter 1848 Lambot csónakja 1849 Monier virágvázái 1878 Joseph Monier szabadalom 1869 Beocsin 1876 Lábatlan 1844 Lánchíd alapjai 1866 Resica 1889 Solt kétnyílású híd Merev betétes vasbeton 1880-as évek Josef Melan 1884 Wünsch Róbert Cementgyártás forgókemencével (nagyüzemi) 1886 Anglia 1908 Bélapátfalva 6

7 Hennebique rendszere A legfontosabb mérföldkövek 2. világ 1892 Francois Hennebique Magyarország 1900 Zielinski Szilárd Első vasbeton szabályzat 1902 Svájc 1909 Magyarország Az első vb magasház 1903 Ingalls Building Cincinatti, Ohio bauxitbeton előfeszítés 1927 Eugene Freyssinet 1960 körül OTI székház, Budapest Első vasbeton héj 1930 Eduardo Torroja 1930-as évek Menyhárd István Völgyzáró gát 1936 Hoover Dam 1954 Tiszalök Nagyüzemi előregyártás 1945 után 1959 Dunaújváros Nagyelemes helyszíni előregyártás stb as évek 7

8 A vasbetonépítés alapjai Vállalati szerződés vasvázas betonmunkák kivitelére

9 A beton alapanyagairól: A vasbetonépítés alapjai A felhasználandó kavics tiszta folyam vagy bányakavics legyen, melynél az egyes kavicsszemek nagysága 30/30 mm-nél nagyobbak ne legyenek. Folyam vagy bánya-kavics helyett építésre alkalmas, jó minőségű keménykőzetből készült tiszta és pormentes zúzottkő is alkalmazható. A szállítandó homok tiszta szemcsés, éles legyen, kézben dörzsölve azt be ne piszkítsa, iszapos vagy földes homokot vállalkozó mosatni tartozik. A víz tiszta folyó- vagy kútvíz legyen. A felhasználandó cement a legjobb minőségű, lassan kötő portlandcement legyen. 9

10 A vasbetonépítés alapjai A beton készítéséről: A keverési arányra általában megállapíttatik, hogy a teljesen elkészített és bedöngölt 1 m 3 betonban 300 kg portlandcement legyen. A homok és kavics egymás közötti aránya körülbelül 1:2-nek feleljen meg, a homoktartalom azonban soha kisebb nem lehet azon mennyiségnél, mely az alkalmazott homokmentes kavicsszemek közötti üregek kitöltésére feltétlenül szükséges. A homoknak és kavicsnak egymás közti aránya tiszta homok vagy kavics hozzáadása által megfelelően szabályozandó. A beton csak annyi vízzel készítendő, amennyi ahhoz szükséges, hogy az összes kavics-szemek és vasbetétek habarccsal teljesen körül legyenek véve, de ne legyen a vízmennyiség több, mint amennyivel a beton még jól döngölhető. 10

11 A vasvázról: A vasbetonépítés alapjai A vasváz gömbölyű és szalagvas repedés és hólyagmentes hengerelt lágyvas vagy aczél legyen. A vasrudak és szalagvasak elhelyezésük előtt tervszerűen meghajlítandók, földes piszoktól és laza rozsdától megtisztítandók. Erősen tapadó rozsda nem káros, ezt tehát eltávolítani nem kell. 11

12 A vasbetonépítés alapjai Megengedhető feszültségek Szabályzat vasbetétes beton-szerkezetek tervezése és építése tárgyában BETON VAS Szerkezet, igénybevétel kg/cm 2 Fajta, igénybevétel kg/cm 2 hajlított tartóban 45 oszlopban, ha megterhelése centrikus oszlopban, ha a hajlítást elhanyagoljuk folyasztott vasban húzásra hegesztett vasban húzásra folyasztott vasban nyírásra nyírásra 5 hegesztett vasban nyírásra

13 Az őskor az ókorban Róma, Colosseum Aquincum Róma, Pantheon 13

14 Az őskor az újkorban Mélyépítési és vízépítési betonszerkezetek hidak Monolit kő, szikla Híd a Dourdogne folyón Souillac (F) A Lánchíd hídfőjének alapozása W. T. Clark

15 A vasbeton kőkorszak -a William E Ward House, Rye Brook, NY-Greenwich, CT es évek eleje vasbeton Frederick Law Olmstead Seguin, Texas (USA) Aquincum 15

16 1850-es évek Jean-Louis Lambot A vassal erősítés korszaka Ransome rendszere USA után 16

17 Francois Coignet 1852 A vassal erősítés korszaka W. Wilkinson USA

18 A vassal erősítés korszaka Josef Monier Reichstag Berlin Monier szabadalom

19 A vassal erősítés korszaka A Monier rendszer Németországban Vasváz cementtakarással Gustav Adolf Wayss , Conrad Freytag Hamburg Elektromos elosztó 1910 Ligetfalu, Zománcüzem

20 Francois Hennebique Az igazi vasbeton születése 20

21 Az igazi vasbeton születése Hennebique rendszere 21

22 Az igazi vasbeton születése Hennebique szabadalma

23 Az igazi vasbeton születése Áruház. Nantes (F),

24 Az igazi vasbeton születése Hennebique villája. Borge-la Reine (F),

25 Az Hennebique rendszer megjelenése Magyarországon Beocsin

26 Az Hennebique rendszer megjelenése Magyarországon Zeneakadémia, Budapest (H),

27 Az Hennebique rendszer megjelenése Magyarországon A Zeneakadémia szerkezeti hosszmetszete,

28 Az Hennebique rendszer megjelenése Magyarországon A Zeneakadémia vasbeton gerenda tervei 28

29 Hogyan méreteztek? Szakirodalmi forrás: Mihailich-Haviár: A vasbetonépítés kezdetei és első létesítményei Magyarországon Gyakorlati tapasztalati módszerek Kísérleti megalapozás, vállalati sőt állami szinten is támogatva. Nagy, erős egyéniségek meghatározó szerepe Egyszerű, sokszor hibás feltételezéseken alapuló számítások (de számítások!) Az elmélet távolról követi a gyakorlatot Szabályozás szintén megkésve követi a gyakorlatot A szaklapok és a személyes kapcsolatok fontossága Egyetemi laboratóriumok, tanszékek veszik át a tudományos vonalat. A kísérleti - tapasztalati vonal a későbbiekben is nagyon erős (a vasbeton jól modellezhető, de elméletileg nehezen írható le.) 29

30 Megengedhető feszültségek Szabályzat vasbetétes beton-szerkezetek tervezése és építése tárgyában BETON VAS Szerkezet, igénybevétel kg/cm 2 Fajta, igénybevétel kg/cm 2 hajlított tartóban 45 oszlopban, ha megterhelése centrikus oszlopban, ha a hajlítást elhanyagoljuk nyírásra 5 folyasztott vasban húzásra hegesztett vasban húzásra folyasztott vasban nyírásra hegesztett vasban nyírásra

31 Az építéstechnika forradalma Periodikus betonacél Ransome (csavart) Johnson (melegen hengerelt) Edmond Coignet, betonkeverő 31

32 Az építéstechnika forradalma 1913 Ready Mix Baltimore, Maryland XX. század eleji keverőgép Edison betonszállító szabadalma 32

33 Konstruálás és szerkezeti modellek 33

34 A faszerkezet mint mintakép Oszlop gerendás fedélszékes rendszerek Zeneakadémia Zielinski Szilárd-Jemnitz Zsigmond Budapest, Petőfi Sándor utcai főposta Zielinski Szilárd-Ray Dezső,

35 A faszerkezet mint mintakép Oszlop gerendás fedélszékes rendszerek 35

36 Versenyfutás az acélszerkezetekkel: keretek, többszintes vázak Garázs, Rue de Ponthieu, Párizs (F), August Perret Gyárépület, Boston USA, Hennebique 36

37 Versenyfutás az acélszerkezetekkel: keretek, többszintes vázak Dorottya udvar (eredetileg KUK ruharaktár) körül Bp, Bocskay út 37

38 Versenyfutás az acélszerkezetekkel: ívtartós szerkezetek Ateliers Esders, Auguste Perret. Párizs, Uszodaépület, Louis Bonnier. Butte-aux- Cailles, Parizs, Nemzeti Sportuszoda, Bp. Hajós Alfréd,

39 Versenyfutás az acélszerkezetekkel: ívtartós szerkezetek Orly hangárok , Freyssinet St. Louis USA : A nyugat kapuja. Eero Saarinen. Az építkezés 1963-ban kezdődött és 1965-ig tartott. 39

40 Egy korai francia példa Versenyfutás az acélszerkezetekkel: vonórudas ívtartók Fiat szerviz, Bp, Dózsa Gy. út Budafoki kocsiszín, Zielinski Szilárd (Bontása májusában) 40

41 Versenyfutás az acélszerkezetekkel: rácsos tartók Usti nad Labem (Aussig) (CZ) temlom. Visintini rendszer

42 Versenyfutás az acélszerkezetekkel: Vierendeel tartók Raktár Chiasso (CH), Robert Maillart 42

43 Söröző, 1910 Zürich, (CH) Rorschach am Bodensee,1912 (CH) A gombafödém születése Robert Maillart 43

44 Mérnöki szerkezetek 1. Széntároló. Saint-Vaast, Hennebique Hoover Dam A világ legnagyobb vb. projektje 44

45 Mérnöki szerkezetek - víztornyok 45

46 Genovai gabonasilók, Hennebique 1901 Mérnöki szerkezetek Silos américains, publié par Gropius en 1914 (en bas) et Le Corbusier en

47 Budai hengermalom Mérnöki szerkezetek Nagytétény Guth Árpád és Gergely Jenő 47

48 Van-e a vasbeton építésnek történeti stílusa? Szeged Hagyomány és megújulás Sinkai völgyhíd,

49 Hagyomány és megújulás Lehet-e a vasbeton építésnek történeti stílusa? Wroclaw Veszprém 49

50 Hagyomány és megújulás Notre-Dame du Raincy- Auguste Perret

51 Városmajori templom. Árkay Aladár Hagyomány és megújulás 51

52 A korai vasbeton és az építőművészet Az esztétikai hatás eléréséhez szükséges, hogy a mérnök szerkezeteinél az építészeknek magát alárendelje. Az anyagnak és konstrukciónak megfelelő formát csak így lehet megtalálni. (Zielinski előadása, 1906) Én ezen szerkezeteket először használom praxisomban, és nem értek hozzá,: a szerkezetet kizárólag az ön személye iránti bizalmam folytán acceptáltam (Ágoston Emil építész Zielinszkihez írt levele, 1908) 52

53 A korai vasbeton hatása az építőművészetre Beton lakások USA Thomas Alva Edison. 52

54 A korai vasbeton és az építőművészet Hennebique, 1, rue Danton Építész Emil Arnauld Rue Franklin 25 Bérház 1903, Auguste Perret 53

55 Párisi Nagy Áruház 1909 Guth és Gergely, Sziklai Zsigmond A korai vasbeton és az építőművészet Fegyvergyár Budapest Gergely Jenő,

56 A korai vasbeton és az építőművészet Fagus gyár, Alfeld (D)1910. Walter Gropiua, Adolf Meyer Le Corbusier, Dom-ino

57 A korai vasbeton és az építőművészet 1919 Mies van der Rohe Magasház terv 56

58 Erich Mendelsohn, Einstein torony, Postdam, A korai vasbeton és az építőművészet Le Corbusier: Ronchamp kápolna

59 A vasbeton önálló utakra lel: Térbeli tartók, héjszerkezetek P.L. Nervi. Scale elicoidali, Stadio Artemio Franchi Firenze (I) Frankfurt (D) Nagyvásártelep Zeiss-Dywidag rendszerű csarnokok Budapest Nagyvásártelep

60 A vasbeton önálló utakra lel: Térbeli tartók, héjszerkezetek Piac, Algeciras (E) Eduardo Torroja,

61 Vasbeton hidak Monier rendszerű híd 60

62 Grünwalder(D) A régi Isar-híd 1904 Vasbeton hidak Emil Mörsch Hennebique, Ponte del Risorgimento, Róma (I) 61

63 F. Visintini : gyalogos híd, Oberwaltersdorf (A) Vasbeton hidak Visintini híd, Pottenstein, Alsó- Austria 62

64 Vasbeton hidak Pont de Saint Pierre du Vauvray sur la Seine 1924 Eugène Freyssinet

65 Plougasteu híd építése, Franciaország Vasbeton hidak Luzancy híd építése Freyssinet 64

66 Vasbeton hidak Salgina völgy feletti híd (CH) Robert Maillart ( ) 65

67 Basento-híd Potenza (I) Vasbeton hidak Sergio Musmeci ( ) 66

68 Vasbeton hidak Magyarországon Wünsch híd 1896 Merev betétes Sákor híd, Solt Magyarország első vb hídja (Monier rendszer) Az 1905-ben épített első vasbeton kisvasúti híd vázrajza 67

69 Vasbeton hidak Magyarország A veszprémi völgyhíd 68

70 Vasbeton hidak Magyarország Alsópályás vb ívtartós Rábca-híd Kőröshegyi völgyhíd 69

71 The End