Korai vasbeton építmények tartószerkezeti biztonságának megítélése Dr. Orbán Zoltán, Dormány András, Juhász Tamás Pécsi Tudományegyetem Műszaki és Informatikai Kar Építőmérnök Tanszék
A megbízhatóság értelmezése Megbízhatóság (EN0): teherbírás, használhatóság, tartósság E (igénybevétel) és R (ellenállás) sűrűségfüggvénye Átmeneti tartomány E R s E s R Nagyobb szórás (R-E) sűrűségfüggvénye s RE s RE E m E k E d = R d E, R R m -E m Tönkremenetel valószínűsége (p f ) - kockázat R-E Megbízhatóság: M=1-p f Megbízhatósági index: = - -1 (p f ) s RE RE Rm E s s 2 R RE s m 2 E
A megbízhatósági követelmény = opt (élettartam költség optimum alapján) megbízhatósági index ISO 2394 General principles on reliability for structures új építmény meglévő építmény 0 =2,3 0 =2,3 (Fib Bulletin 80)
Meglévő épületek ellenőrzése TSZ 01-2013 MŰSZAKI SZABÁLYZAT, 2013 ÉPÜLETEK MEGÉPÜLT TEHERHORDÓ SZERKEZETEINEK ERŐTANI VIZSGÁLATA ÉS TERVEZÉSI ELVEI Igazolás a használati tapasztalatok alapján (megbízhatósága mérsékelt, nem minden esetben alkalmazható) Igazolás erőtani számítás alapján - A vizsgálat idején hatályos előírások alapján (pl. EC) - Eddigi élettartam során érvényes előírások (pl. MSZ) - Nem lehet keverten alkalmazni Igazolás valószínűségelméleti alapon Igazolás próbaterhelés alapján (nem minden esetben alkalmazható)
Esettanulmány
Monolit vb. tetőfödém a lemez vasbeton keretekkel van merevítve, amelynek vízszintes gerendái vonórúdként működnek. Rajz: ARKER Stúdió
(Felújítás közbeni állapot)
KORABELI ÉPÍTÉSI TECHNOLÓGIA Tervezők: Stahl József, Magyar Ede Városi közgyűlés határozata: 1910. január 19. Kivitelező: Melocco Péter
Betontechnológiai sajátosságok - Szemmegoszlási görbét nem használták (d max, finomsági modulus) - Mosás és osztályozás nélkül - Víz-cement tényező nem volt ismert - Kézi döngölés
Az építés rendszere feltehetően a Hennebique rendszer, vagy ahhoz közel álló.
KORABELI MÉRETEZÉSI ELJÁRÁS Megengedett feszültség elve e M ahol e a megengedett feszültség, M pedig az állandó és hasznos terhekből a rugalmasságtan szerint számított mértékadó feszültség. (egységes biztonsági tényezős eljárás) Hajlított tartók méretezése a húzófeszültség elhanyagolásával rugalmas alapon (II. feszültségi állapot) Nyírási méretezés a rácsostartó analógia alapján (Mörsch) Nyomott oszlopok méretezésénél figyelembe vették a karcsúságot (Considére, Ritter)
Az első hazai Vasbeton Szabvány (1909. november) Megengedett feszültségek
Diagnosztikai vizsgálatok Szerkezeti, szilárdsági és tartóssági jellemzők vizsgálata VASALÁSI RENDSZER BETONFEDÉS SZERKEZETI MÉRETEK RÉTEGRENDEK HOMOGENITÁS, TÖMÖRSÉG EGYÉB NEDVESSÉG TARTALOM KARBONÁTOSODÁSI MÉLYSÉG KORRÓZIÓS ÁLLAPOT SZERKEZETI RENDSZER BETON, ACÉL ÉS FALAZATOK SZILÁRDSÁGI JELLEMZŐI SZERKEZETI ELEMEK KAPCSOLATA Több módszer együttes alkalmazása! (elsősorban roncsolásmentes)
Vizsgálat mágneses vaskeresővel (roncsolásmentes)
Vizsgálat georadarral (duál frekvenciás mérés)
Állandó vastagságú födém vizsgálata Változó vastagságú födém vizsgálata
Vizsgálat videoendoszkóppal (kis roncsolással járó)
Rétegrendek, anyagok, szerkezeti jellemzők, károsodások felmérése
Vizsgálatok N-típusú Schmidt kalapáccsal (roncsolásmentes, betonra) - A betonszilárdság durva becslésére alkalmazható - Szerkezeti elemenként külön-külön statisztikai elemzés
Vizsgálatok ultrahangos készülékkel (roncsolásmentes, betonra) - Beton szilárdsága - Üregek - Repedések mélysége
Szilárdságvizsgálatok fúrt mintákon (roncsolásos) + betonstruktúra vizsgálatok
Tapadószilárdsági vizsgálatok (kis roncsolással járó, betonra)
Acélbetétek szakítóvizsgálata laboratóriumban a szerkezetből kivett mintákon
(N/mm 2 ) 400 350 300 250 200 150 100 50 0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 (%) Régi lágycélok tipikus feszültség-alakváltozás diagrammja - f yk,0.05 = 195,4 N/mm 2 - nagy variabilitás - megfelelő duktilitás 400 350 300 (N/mm 2 ) 250 200 150 100 50 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 (%)
Karbonátosodási mélység vizsgálata feltárt felületeken Fenolftalein oldattal PH érték vizsgálat furatporból
A vasalási rendszer érdekességei
Statikai vizsgálat 3D végeselemes modellen Közreműködő: STATIKPLAN Kft.
A tartószerkezeti biztonság megítélése Elvégzett vizsgálatok Ellenőrzés a hatályos MSZ EN (EC) szerint sok tartószerkezeti elem nem felel meg Ellenőrzés az MSZ 15022-1:1986 (MSZ) szerint Ellenőrzés valószínűségelméleti módszerrel opt = 3,1 (meglévő épület) - Diagnosztikai vizsgálatok alapján meghatározott statisztikai jellemzők Módosított parciális tényezők alkalmazása (EC)
Módosított parciális tényezők ( i,mod = i i ) fib Bulletin 80
Összegzés Meglévő épületek optimális tartószerkezeti biztonsága eltérhet az új építésű szerkezetekétől. Régi épületek esetén az építés technológia körülményeinek tanulmányozása rendkívül fontos A diagnosztikai módszerek nagy segítséget nyújtanak a szerkezeti- és anyagjellemzők és azok statisztikai jellemzőinek meghatározásában. Valószínűségelméleti alapon (vagy vizsgálatok alapján módosított parciális tényezőkkel) történő ellenőrzéssel a megfelelőség könnyebben igazolható. orbanz@mik.pte.hu