EURÓPAI UNIÓ STRUKTURÁLIS ALAPOK S Z E R K E Z E T E K M E G E R Ő S Í T É S E BMEEOHSASA4 segédlet a BME Építőmérnöki Kar hallgatói részére Az építész- és az építőmérnök képzés szerkezeti és tartalmi fejlesztése HEFOP/2004/3.3.1/0001.01
Szerkezetek megerősítése (BMEEOHSASA4) 1. Előadás
Az épületdiagnosztikai vizsgálatok jellemzői
MEGÉPÜLT TEHERHORDÓ SZERKEZETEK ÁLLAPOTMEGHATÁROZÓ MÓDSZERE (ÉPÜLETDIAGNOSZTIKAI VIZSGÁLAT) Erőtani követelmények a megépült teherhordó szerkezetekkel kapcsolatban A régi teherhordó szerkezetekre gyakorlatilag ugyanazok az erőtani követelmények érvényesek, mint az új szerkezetekre. Tehát a további használat során minden eleme (alapozás, fal, födém, stb.) legyen: - kellő teherbírású, és - helyzetileg állékony, és - kifáradással szemben elegendően tartós, és - megfelelően merev. Vasbetonszerkezetek esetében a repedésekre vonatkozóan még elégítse ki az új szerkezetekre előírt követelményeket is. A felülvizsgálatok lebonyolításának általános irányelvei Az épületdiagnosztikai vizsgálatokat az alábbi sorrendben célszerű elvégezni: - Alapadatok beszerzése, - Szerkezetmeghatározás, azonosítás, - Szerkezetek műszaki állapotának felülvizsgálata, hibafelderítés, kárvizsgálat, - A felülvizsgálati eredmények értékelése, erőtani követelmények igazolása, szerkezetek minősítése, döntések, - A teherhordó szerkezetek rendeltetésszerű használatához szükséges műszaki teendők meghatározása az épület fenntartásával kapcsolatban.
Alapadatok beszerzése Az alapadatokból a vizsgálatot megelőzően szerzett műszaki információk segítséget adnak a részletes szerkezet-meghatározáshoz és a legtöbb esetben meghatározzák a vizsgálat lebonyolításának módszerét. Alapadatok lehetnek: - az épület építési ideje - a teherhordó szerkezetek korábbi vizsgálatok szerinti állapota - a korábban elkészült szerkezetek, átalakítások, erősítések, felújítások adatai - háborús sérülések, és ezek helyreállításának módszerei Szerkezetmeghatározás, azonosítás Az építmény építési idejének, a rendelkezésre álló, és korábbi műszaki tervek ismeretében, valamint az épület előzetes bejárása során tapasztaltak alapján következtetni lehet a megépült teherhordó szerkezetek rendszerére, több esetben az anyagára is. Mivel a szemrevételezés nem mindig ad egyértelmű szerkezet-meghatározást, ezért azt célszerű kiegészíteni feltárásos szerkezet-meghatározással is. A vizsgálat A vizsgálatokat megelőzően el kell készíteni az épület alaprajzi vázlatterveit és az észlelt károsodásokat, vagy az állapotra jellemző egyéb adatokat be kell jelölni. Az épületet fel kell osztani olyan vizsgálati egységekre, amelyek elemei az anyag, a szerkezetfajta, a teherbírás, a terhek és a használati körülmények szempontjából azonosnak vehetők. A vizsgálati egységekbe sorolás szemrevételezés és szükség esetén feltárás, vagy tájékoztató mérés alapján végezhető. A feltárásos vizsgálatokat anyagvizsgálatokkal kell kiegészíteni, amennyiben ez szükséges. (Szilárdságvizsgálat, korrózióvizsgálat, stb.)
A szükséges feltárások előkészítésének helyét és méretét jegyzőkönyvben kell a vizsgálatot végző szakértőnek előzetesen kijelölni. A feltárások jellege a szerkezeti elemtől függően (alapozás, fal, födém, függőfolyosó) változó. A kevéssé romló anyagú és a romló anyagú szerkezetek esetében a vizsgálatok módszere eltérő: - Az idővel kevéssé romló tulajdonságú anyagokból (például nem korrozív környezetben a normál beton, az acél, a tégla) készült szerkezet állapotát azokon a helyeken kell megvizsgálni, - szükség esetén feltárással - ahol szemrevételezés alapján hiba valószínű. - A rendeltetésszerű használati körülmények között, kedvezőtlen (például nedves, korrozív hatású) környezetben romló anyagú szokott lenni a fa, a salakbeton és a bauxitbeton. Az ilyen anyagú szerkezetek állapotát vizsgálati egységenként, a vizsgálati egység terjedelmétől függően legalább 2-5 helyen kell megvizsgálni. Amennyiben ezen feltárások bármelyike rossz eredményt ad, a vizsgálatot (legalább kétszeres mennyiségben) új helyeken meg kell ismételni. Ha a hiba valamelyik új vizsgálati helyen is előfordul, szakintézetet kell bevonni. Hasonlóan kell eljárni, ha a szerkezet vagy a szerkezeti anyag viselkedése a szokásostól kedvezőtlenül eltérő. (pl.: réteges vagy szokatlanul rideg acélanyagok). Fa anyagú szerkezeteknél, ha biológiai károsodásra utaló jelek vannak, fakórtani anyagvizsgálat is szükséges. Salakbeton és bauxitbeton anyagú szerkezeteknél minden esetben szilárdsági és korróziós anyagvizsgálatot kell végeztetni. Anyagvizsgálatokat csak ennek elvégzésére jogosított szakértő végezhet. Az anyagvizsgálat szükségességét a statikus szakértő dönti el, a feltárásos vizsgálatoknál tapasztaltak alapján.
Az anyagvizsgálatok helye és módszerei az erőtani felülvizsgálatoknál Anyagvizsgálatra akkor lehet szükség, ha: - kevéssé romló anyagú szerkezet állapotvizsgálata során a beépített szerkezet anyagminősége a tervezetnél gyengébbnek tűnik valamilyen külső hatás (korrózió, fagy, tűz, stb.) következtében, vagy - jelentősen romló anyagú (fa, bauxitbeton, salakbeton, kő) szerkezet állapotát kell meghatározni, vagy - valamilyen célú teherbírás meghatározásához az anyagjellemzők az erőtani számításhoz szükségesek (pl.: emeletráépítésnél, tetőtérbeépítésnél, stb.) Az anyagvizsgálatokat lehetőleg roncsolás mentesen, vagy kevés roncsolással kell elvégeztetni, mivel ezeket - a padlástéri szerkezetek kivételével - általában lakott helyiségekben kell lebonyolítani. E szakvizsgálatokat és a vizsgálatok helyét ezek figyelembevételével kell a statikusnak kijelölni.
Roncsolásmentes vizsgálatok (A leggyakrabban használt vizsgálati módszerek) a) Vizsgálat Cristofoli ejtőorsóval Az ejtőorsóval a megszilárdult normál beton- és téglaszerkezetek nyomószilárdságát lehet mérni az ejtőorsó végén levő golyó benyomási ámérője alapján. b) Vizsgálat Schmidt-kalapáccsal A rugós Schmidt-kalapáccsal a szerkezet felületén az ütési helyeknél mért visszapattanási értékekből a beton és a tégla nyomószilárdsága határozható meg. Csak normál betonok vizsgálatához alkalmazható megbízhatóan. c) Vizsgálat ultrahanggal Ultrahanggal vizsgált betonszerkezeteknél a beton nyomószilárdsága, rugalmassági modulusa, homogenitása (fészkesség, repedések), korróziója és sérülései határozhatók meg. Bauxitbeton vizsgálatához is alkalmazható. Ultrahanggal vizsgált szerkezetek (függőfolyosó) repedései is meghatározhatók. d) Vizsgálat radiográfiás módszerrel A szerkezetre nyomott röntgenkészülékkel az átvilágított vasbetonszerkezet vasalási rendszere, a beépített betonacélok átmérője és korrózióállapota határozható meg. Salakvasbeton vizsgálatokhoz is alkalmazható.
e) Vizsgálat profométerrel A kis súlyú készülékekkel a betonacélok átmérője és darabszáma állapítható meg. f) Vizsgálat próbaterheléssel A roncsolásmentes vizsgálatok közé sorolható a próbaterhelés is. A próbaterhelést végezhetik ismert teherbírású szerkezeten minőségellenőrzés vagy ismeretlen teherbírású szerkezetnél teherbírás megállapítása céljából. A próbaterhelést az MI 15011-J/1986. alapján kell elvégezni. Roncsolásos vizsgálatok a) Laboratóriumi vizsgálatok A szerkezetből kimunkált mintatesteken laboratóriumi mérésekkel az alábbi vizsgálatokat lehet végezni: - szilárdságmérés, - egyéb mechanikai vizsgálatok (keménységmérés, szakító vizsgálat, hajlító vizsgálat, stb.), - vegyvizsgálatok, - korróziós vizsgálatok. b) Biológiai (fakórtani) vizsgálatok Faszerkezet biológiai károsodása esetén a faanyag kismértékű roncsolásával a károsítók (gombakárosító, rovarfertőzés) meghatározhatók.
Vizsgálati módszerek az erőtani követelmények kielégítésével kapcsolatban A követelmények kielégítése igazolható: - csak használati tapasztalatok alapján, vagy - a használati tapasztalatok és erőtani számítás együttes figyelembevételével, vagy - a használati tapasztalatok figyelembevételével, próbaterheléssel. a) Használati tapasztalatokon alapuló módszerek A szerkezet állapota általában megítélhető: - a szerkezetek helyzetváltozásai, - a szerkezetek alakváltozásai, - a szerkezetek repedezettsége, - az esetleges helyi tönkremenetelek, illetve meghibásodások, valamint - a nem teherhordó szerkezetek tartószerkezeti okokra visszavezethető elváltozásai alapján. Csak akkor alkalmazható kellő biztonsággal ha: - a tartószerkezetre vonatkozóan elegendő hosszú idejű használati tapasztalatok állnak rendelkezésre, és - a tartószerkezeten, annak el nem takart elemein és csomópontjain lényeges károsodás (helyzetváltozás, alakváltozás, repedezettség, helyi tönkremenetel, vagy meghibásodás) szemmel láthatóan nem észlelhető, és - a tartószerkezet anyaga az adott körülmények között nem romlékony (fa, salakbeton, bauxitbeton) és - a tartószerkezet használatában változás (átalakítás, emeletráépítés, tetőtérbeépítés, stb.) nem várható.
b) Erőtani számításon alapuló módszer A módszer lényege a tartószerkezet állapotának, teljesítőképességének és várható működésének megítélése a szerkezet szemrevételezésével és a használati tapasztalatok értékelésével szerzett információk, valamint az elfogadhatónak ítélt adatokra alapított erőtani számítás együttes felhasználása alapján Általában akkor szükséges alkalmazni, ha: - a tartószerkezetek állapota, kapacitása és várható működése a használati tapasztalatok értékelésével nem határozható meg, vagy - a tetőszerkezeten szemmel látható túlterhelésre utaló alakváltozás mutatkozik, vagy - a vizsgált tartószerkezet keresztmetszete a használat során lecsökkent (pl. korrózió) és így teherbírása nem ítélhető meg kellő biztonsággal, vagy - az épülettel kapcsolatban nagyobb szerkezeti átalakítások várhatók (tetőtérbeépítés, emeletráépítés, stb.), vagy - a tartószerkezettel kapcsolatban olyan kisebb átalakítások várhatók, melyek a szerkezet állandó terhelését, vagy hasznos, ill. meteorológiai terhelését megváltoztatják és a megépült teherhordó szerkezet teherbírását kell megállapítani. Az erőtani számítást általában a mai. ill. a vizsgálat időpontjában érvényes tervezési előírások és szabványok szerint kell elvégezni. c) Próbaterhelésen alapuló módszer A próbaterhelésen alapuló vizsgálati módszer célja mindig a kész (beépített) tartószerkezet megfelelő vagy tűrhető állapotának kísérleti igazolása.
A próbaterhelés általában a következő esetekben indokolt: - a szerkezetről nem rendelkezünk elegendő információval igazoló számítás készítéséhez, - kiviteli hibák, károsodások, a szerkezetet ért rendkívüli hatások következtében a számítás feltevései bizonytalanok, - a szakértői megítélés a számítás eredményét nem találja kielégítőnek.
Minősítési kategóriák RÉGI TEHERHORDÓ SZERKEZETEK MINŐSÍTÉSE (Az MI 15011 - J/1986. ALAPJÁN) A szerkezet az erőtani követelmények kielégítése szempontjából a következő minősítési kategóriákba sorolható: - megfelelő, - tűrhető, - veszélyes. Megfelelő az a szerkezet, amely kielégíti a követelményeket - egyrészt a használati tapasztalatok alapján - másrészt erőtani számítás, illetve próbaterhelés szerint. Elegendő egyedül a használati tapasztalatok értékelése alapján megítélni a szerkezetet, ha - legalább 20 éves használati tapasztalatok alapján megfelelőnek bizonyult, lényeges tartószerkezeti károk nem keletkeztek, és - a tervezett további élettartam alatt nem kell a szerkezetnek az eddiginél erőtanilag jelentősen kedvezőtlenebb feltételeknek megfelelnie. Általában nem jelentős a teljes teher 10 százalékos növekedése, ha rideg törés nem várható. A használati feltételek változásának jelentős vagy nem jelentős voltát a körülmények mérlegelése alapján a szakértő dönti el. Tűrhető állapotú általában az a nem megfelelő állapotú szerkeze, amelynél az alábbi feltételek egyidejűleg fennállnak: - szemrevételezéssel csak kisebb - a szerkezet további működését nem veszélyeztető - károsodások találhatók, és - nem várható rideg tönkremenetel, és - a teherbírási követelményeket kielégíti.
Az alakváltozási és repedéstágassági követelmények kielégítését a tűrhető állapotú szerkezetnél nem kell vizsgálni. Tűrhető állapotú szerkezet esetén fokozott gonddal kell mérlegelni az állapotromlás becsülhető sebességét. Amennyiben a szokványosnál gyorsabb állapotromlás veszélye áll fenn, (pl.: a vasbetonszerkezet repedéseiben acélkorrózió) nem minősíthető tűrhető állapotúnak a szerkezet. Veszélyes állapotú az a szerkezet, amelynél a kár bekövetkezésére, vagy a testi épség veszélyeztetésének kockázata a társadalmilag indokoltnál nagyobb értékű. Általában az a szerkezet minősül veszélyes állapotúnak, amely a tűrhető állapot feltételeit nem elégíti ki. Életveszélyes állapotú az a veszélyes szerkezet, melynél a hatékony beavatkozás azonnali végrehajtásának elmulasztása miatt emberek élete és testi épsége veszélybe kerülhet. Intézkedések Amennyiben életveszély vagy jelentős anyagi kár bekövetkezésének veszélye állapítható meg, azonnali intézkedés, illetve beavatkozás szükséges. Az intézkedés általában a használat erőtanilag kedvezőbb helyzetet eredményező korlátozása. A beavatkozás általában javítás, alátámasztás, megerősítés, a terhek építési tevékenységgel végrehajtott csökkentése. Amikor a szakértő életveszélyesnek minősülő szerkezetet észlel, köteles - a veszélyről a megbízót (tulajdonos, üzemeltető) azonnal tájékoztatni, - a veszély elhárítására (dúcolás, lezárás, kiürítés) elvi javaslatot tenni, - az életveszélyhelyzetet és annak megelőzésére vonatkozó megállapításait és elvi javaslatait az illetékes építésügyi hatóságoknak bejelenteni, - az épület tulajdonosának figyelmét felhívni arra, hogy a veszély elhárítására vonatkozó intézkedéseket köteles azonnal megtenni és az illetékes építésügyi hatóságnak bejelenteni.
Döntési változatok A szerkezet további tervezett használata ismeretében kell az erőtani követelmények kielégítésére alapozva dönteni. A megfelelő állapotúnak minősített szerkezet tervezett használata korlátozás nélkül megengedhető. Tűrhető állapotúnak minősített szerkezetre az alábbi korlátozások közül legalább az egyiket elő kell írni: - a használat korlátozott időtartamra való engedélyezése (a felülvizsgálat megismétlésére határidő előírása), - a használat módjának korlátozása (Például olyan rendszeresen ellenőrzött üzemeltetés, amelynél biztosítható, hogy a teher az alapértéket ne haladja meg.) Veszélyes állapotúnak minősített szerkezetre elő kell írni a végrehajtás határidejét is, megadva - a használat módjának (a rendeltetésnek) olyan megváltoztatását, amellyel biztosítható a szerkezet megfelelő (esetleg tűrhető) állapota, vagy - javasolva az átépítést (megerősítést, átalakítást), vagy - előírva a lebontást A döntési változatok rangsorolása elsősorban az emberi élet védelme és csak másodsorban azok gazdaságossága alapján történjék.
Szerkezetek megerősítése (BMEEOHSASA4) 2. Előadás
A SZAKVÉLEMÉNY TARTALMI KÖVETELMÉNYEI (A MI 15011 - J/1986 ALAPJÁN) A statikai szakvélemény általában tartalmazza: - a szakvélemény jellegét (teljes, részletes, vagy részleges) - a vizsgálat célját - a vizsgálat előzményeit, a szakértő rendelkezésére bocsátott adatok, okmányok, tervek felsorolását - a vizsgálattal kapcsolatban folytatott tárgyalások eredményeit - a vizsgált épület terjedelmének, tagoltságának, beépítésének, szerkezeti felépítésének, illetve rendszereinek és a teherhordó szerkezet anyagának ismertetését - az egyes szerkezeti elemek esetleges károsodásának leírását, mértékét (a károkat célszerű esetleg rajzon megadni, lefényképezni) - az esetleges szakintézeti vélemények rövid összefoglalását és az ezzel kapcsolatos szakértői véleményt (elfogadás vagy elutasítás indoklását) - a vizsgálat módszerét - a vizsgálat alapjául szolgáló feltárások helyét, számát, módját (az esetleg elmaradt feltárásokat) - a vizsgálatok alapján tett megállapításokat - az előzmények és vizsgálati eredmények alapján levonható következtetéseket, értékelést (pl.: a károk okát), az érvényességi időt - a szakvélemény céljával összhangban levő javaslatokat és mindazon teendők és szempontok leírását, melyek a vizsgálat eredményéből következnek - a szakvélemény összefoglalását - a keltét, a szakértő nevét és aláírását, tervezői engedélyének számát Mellékletek lehetnek: - az alapul vett előírások és szakirodalom - vizsgálati jegyzőkönyvek - számítások - fényképek
A tartószerkezetek élettartamának jellemző kérdései
A TEHERHORDÓ SZERKEZETEK ÉLETTARTAM KÉRDÉSEI A teherhordó szerkezetek adott időbeli értéke attól az időtartamtól is függ, melyen belül a szerkezet kellő biztonsággal rendeltetésének megfelelően használható. Ezt nevezzük várható élettartamnak. A várható élettartam nagymértékben függ a fenntartási karbantartási munkák rendszerességétől és szakszerűségétől. Ezen kívül az alábbi földrajzi, klimatikai és egyéb külső hatásoktól függ: - Az épület alatti altalaj összetétele és minősége (pl.: az eddigi süllyedések mértéke és jövőben várható nagyságrendje, duzzadó agyagtalaj jelenléte, stb.) - Csapadék-, és talajviszonyok (beázási gyakoriság, rétegvizek, talajvízszint növekedés) - Hőmérsékleti viszonyok (hőtágulások mértéke) - Szélviszonyok (szélterhelés nagysága, változása) - Légköri szennyeződés (egyes építőanyagok kő, beton, habarcs érzékenyek a légköri szennyeződésekre, élettartamuk a megnövekedett légköri szennyeződés hatására csökkenhet) - Közlekedési viszonyok változása (a nagysebességű járművek dinamikus hatása az épületen károsodást okozhat, élettartamát csökkenti) - Rendkívüli események hatása (földrengés, árvíz, tűzkár, robbanás) - Környező építkezések hatása (vert cölöpalapozás, metróépítés, talajvízszint-süllyesztés, stb. a meglévő építményt károsíthatja) A felsorolt külső hatások a teherhordó szerkezetben olyan károsodásokat okozhatnak, melyek azok élettartamát csökkenthetik.
A TEHERHORDÓ SZERKEZETEK KÁROSODÁSAI A fenntartás építés egyik fő feladata a megépült teherhordó szerkezetek olyan károsodásainak vizsgálata, melyek a szerkezet rendeltetésszerű használatát az eredeti állapothoz képest kedvezőtlenül befolyásolják és a szerkezet élettartamát csökkentik. E károk ismeretében lehet a szerkezeteket vizsgálni és a fenntartással kapcsolatos teendőket megtervezni. A szerkezeti károk lehetnek: Közvetlen károk A közvetlen károk a szerkezeti károknak az a csoportja, mely bármilyen más csatlakozó szerkezet károsodásától függetlenül jelentkezik. Mindig olyan külső hatással függ össze, mely a szerkezetben valamilyen teherbírást csökkentő elváltozást okoz. Kémiai károk Nedvesség hatásának hosszasan kitett szerkezetben - amennyiben a nedvesség elleni szükséges védelem, szigetelés nem történt meg, vagy tönkrement - olyan elváltozási folyamatok indulhatnak meg, melyek a szerkezeti elemeket valamilyen módon károsítják és a teherhordásban résztvevő keresztmetszeteket valamilyen módon gyengítik. A nedvesség lakóépületeknél mint beázás (csapadékvíz, használati ivóvíz és szennyvízhasználati hiba) vagy mint túlzott páralecsapódás jelentkezik. Ezért a nagyon ritkán előforduló egyéb olyan nedvessé okozta károk, mint sav- vagy olajszivárgás, a lakóépület fenntartásra nem jellemzőek.
Biológiai károk A faanyagú teherhordó szerkezetek jellemző károsodása. A hosszantartó és gyakran ismétlődő nedvesség lehetőséget teremt a gomba- és rovarfertőzések megindulásához a faanyagban. Mechanikai eredetű károk A teherhordó szerkezetekben maradandó alakváltozások formájában jelenek meg. Repedés vagy lehajlás keletkezik, kritikus esetben stabilitásvesztés (leszakadás) is bekövetkezhet. A leggyakrabban előforduló mechanikai károk az alábbiak miatt keletkezhetnek: - bármilyen túlterhelés - részleges teherátrendeződés (pl.: emeletráépítés, részleges átalakítási bontások), - bármilyen hosszantartó dinamikus igénybevétel, (Közúti forgalom hatása, géptelepítés, stb.) amelyre a szerkezetet nem méretezték. Hőmozgás és zsugorodás eredetű károk Az épület szerkezetei a hőmérséklet változásának hatására tágulnak, ill. összehúzódnak. Ha az gátolva van, a szerkezet megrepedhet, természetes dilatációs repedések keletkeznek. A gátolt hőmogás károsíthatja közvetlenül a szerkezetet, de okozhatja a csatlakozó másik szerkezet károsodását is (pl.: laptetők dilatációk nélkül épült betonaljzata a csatlakozó attika falat, a födémet, ill. a főfalakat repeszti.) Beton anyagú szerkezeteken a beton zsugorodása miatt keletkezhetnek hajszálrepedések. Fagykárok A kő, tégla, beton anyagú szerkezeteknél a pórusokba, vagy hajszálrepedésekbe bekerülő víz megfagy, térfogata megnő és a szerkezetben káros - elsősorban repesztő hatás érvényesül. Zárt térben levő szerkezeteknél általában nem fordul elő, a szabadban levő szerkezeteket károsítja.
Közvetett károk A közvetett szerkezeti károk többnyire más, valamilyen módon kapcsolódó egyéb szerkezet elmozdulása, alakváltozása miatt keletkeznek. A közvetett károk leggyakoribb oka altalaj eredetű. Ezek lehetnek: - Alapozási, vagy - térszínmozgási eredetűek. A közvetett károk legtöbbször a függőleges teherhordó szerkezetek elmozdulását okozzák és ez a csatlakozó egyéb teherhordó szerkezetek károsodását okozhatják. Alapozási eredetű károk Ezek a leggyakrabban előforduló, főfalmozgást előidéző okok. Legtöbbször: - alapok részleges alámosása (pl.: csatornavezeték megrepedése és kivágása miatt) és egyenlőtlen süllyedése - alapok fagykár miatti tönkremenetele - alapok agresszív talajvíz miatti tönkremenetele
Térmozgás eredetű károk Akkor fordulnak elő, amikor az épület környezetében olyan, szint alatti kivitelezési munkákat végeznek, ami (pl.: talajvízszint süllyesztés, metróalagút építés, stb.) talajmozgást okoz. A talajmozgás miatt térszíndeformáció keletkezik, ami kihat az épület szerkezetére, és a függőleges teherhordó főfalak billenését, megnyílását, egyenlőtlen süllyedését, vagy ezek kombinációját okozza. Az épületek elsősorban épületmegnyílásra érzékenyek, mely a térszíndeformáció nyereghelyzetében jöhet létre. A teherhordó főfalak elmozdulása, ill. alakváltozása legtöbbször a csatlakozó szerkezeten is kárt okoz járulékos, közvetett módon. A közvetett födémkárok bizonyos esetekben jelentéktelenek, de bizonyos helyzetekben a károsodott födém állékonyságvesztése is bekövetkezhet. Egyéb eredetű károk Ide sorolhatók az ún. elemi károk - tűzkár - földrengéskár - árvízkár - belvízkár - jármű ütközés, stb. Ezek legtöbbször mint összetett, az épület teherhordó szerkezetének egészét érintő károk fordulnak elő.
A SZERKEZECSERÉK ÉS SZERKEZETMEGERŐSÍTÉSEK SZEMPONTJAI Ha a vizsgált teherhordó szerkezet valamilyen okból nem biztosítja kellőképpen a mértékadó használati terhek felvételét, a szerkezetet meg kell erősítene, vagy ki kell cserélni. Szerkezetcsere akkor lehet indokolt, ha - olyan jellegű biológiai károsodás áll fenn, amely a csatlakozó egyéb szerkezeteken a későbbiekben további károsodást okozhat (pl.: födémeknél könnyező gombafertőzés, mely a téglafalon is átnő), vagy - olyan károsodás következett be, melynél a szerkezet anyagának jelentős része szilárdságát vesztette (pl.: nagy területű gomba-, vagy rovarfertőzés, tűzkár, stb.), vagy - olyan mértékű károsodás áll fenn, melynél a szerkezet részlegesen vagy teljesen állékonyságát vesztette (földrengés, árvíz, stb.) A szerkezetcserét a tervezés idején érvényes előírások szerint kell tervezni. Mivel, a szerkezeti beavatkozásoknál általában lakott területekről van szó, fontos szempont a gyors, minél rövidebb kiköltöztetési idővel és kevesebb költséggel járó megoldások tervezése. A szerkezet megerősítések jelentős részénél ez a szempont betartható. Megerősítésnek minősül minden olyan, utólagosan beépített szerkezet, mely a meglevő szerkezettel együtt biztosítja a terhek felvételét. A megerősítés lehet: - együttdolgozó, amikor a régi és az új szerkezet közös erőjáték kialakulása mellett viseli a terheket, - nem együttdolgozó, amikor a régi és az új szerkezet a terhek felvételén osztozik, de erőjátékuk külön-külön alakul ki.
A megerősítések tervezésénél az alábbiakat kell figyelembe venni az érvényes tervezési előírásokon kívül: - az erősítendő szerkezetekben az erősítés idején már meglevő igénybevételek, - az szerkezet alakváltozási kompatibilitása, ezen belül a lassú alakváltozás, eltérő hőtágulás, és az erősítés következtében előálló erőjáték módosulás, - az erősítendő és erősítő szerkezetek képlékeny alakváltozási képessége, - a tervezett élettartam Pontosabb eljárás hiányában szabad az erősítő és erősített szerkezet teljes teherbírását számításba venni és összegezni, ha - a szerkezeti elemek kellő képlékeny alakváltozási képességgel rendelkeznek ahhoz, hogy lehetővé váljon az ilyen erőjáték létrejötte, továbbá - a teher alapértékének hatására nem várható egyéb szerkezeti elemben sem jelentős képlékeny alakváltozás Ha olyan számításos igazolást alkalmaznak, amely várhatóan a biztonság kárára téved, a várható bizonytalanságot kompenzáló teherre kell vizsgálni. (Pl.: indokolt a terheket 5-25 százalékkal növelni, ha az alátámasztott épület merevségi viszonyai bizonytalanná teszik a pillérek között a teher megosztását.) Ezt a növelést alkalmazni kell minden olyan teherre, amelynél fennáll a külső ill. belső erőjáték bizonytalansága. Az együttdolgozó erőjátékúnak tekintett szerkezetet 10 százalékkal növelt terhekre kell igazolni.
A felújítások hatékonysága A meglevő teherhordó szerkezetek felújításának tervezésénél nemcsak a műszaki szempontokat (állékonyság, teherbírás) kell figyelembe venni, hanem még az alább felsoroltak is lényegesek a felújítás módjának eldöntésében: - a teherhordó szerkezet megerősítési vagy cserélési munkálatai alatt milyen feltételek és költségkihatások mellett biztosítható az épület üzeme, és - a teherhordó szerkezet megerősítése vagy cseréje milyen módon növeli az épület erkölcsi értékét, és e növekedés milyen nagyságrendű (pl. padlásfödém csere egyúttal lehetővé teszi a tetőtérbeépítést, stb.), és - a teherhordó szerkezet megerősítésének vagy cseréjének költségeit milyen költségtényezőkkel növelik az egyéb járulékos munkák (pl. nyílászárók elbontása visszaállítása, gépészeti vezetékek cseréje, stb.) költségei A körültekintő, hosszú távra szóló hatékony felújítást csak az összes szempont egyidejű figyelembevételével lehet megtervezni.
AZ ÉPÍTMÉNYFENNTARTÁS ÉS AZ ÉRTÉK ÖSSZEFÜGGÉSE Egy építménnyel kapcsolatban - az építési igény jelentkezésétől a lebontásáig - a következő műszaki jellegű költségeket kell figyelembe venni, amelyek végeredményben az ingatlan értékét alapvetően megszabják: - megvalósítási költség (ide értve a tervezéssel, szervezéssel, kivitelezéssel, szakértői tevékenységgel kapcsolatos összes költséget, de az adókkal, illetékekkel stb. összefüggő kiadásokat is); - üzemeltetési költség (azon költségek, amelyek az építmény szerkezeteinek, berendezéseinek és egyéb eszközeinek működtetésére szolgálnak, ezzel megteremtve a feltételeket az építmény rendeltetésszerű használatához); - fenntartási költség (az építmény műszaki állapotának megfelelő szinten tartásához szükséges költségek); - megszüntetési költség (ami a megvalósítási költséghez hasonló elemekből áll, csak itt a végleges felszámolás a feladat)
Szerkezeti Ciklusidő [év] külső nyílászáró szerkezetek 20-25 belső nyílászáró szerkezetek 25-30 lépcsőburkolatok 15-20 padlóburkolat - parketta 10-15 - szőnyegpadló 5-8 - lapburkolat 15-20 belső festés 2-5 külső festés (homlokzatvakolással) 15-20 belső mázolások 5-6 tapétázás 5-6 épületgépészeti berendezések 15-20 épületgépészeti csővezetékek 25-30 tetőbádogos szerkezetek 10-15 tetőhéjalás 20-25 lapostető vízszigetelés 15-18 villanyszerelési berendezések 25-30
A műszaki avulást igen sokféle ok idézi elő: - a természetes öregedés, - a fenntartási tevékenység minősége, - a környezet változása (pl. főút, gyár közelbe telepítése), - a talajviszonyok változása (pl. megemelkedő talajvízszint), - a rendkívüli események (pl. földrengés, tűz, robbanás), - a szakszerűtlen építési tevékenység, - a rendeltetésszerű használat intenzitása, - a rendeltetés-ellenes használat, - a szándékos rongálás, stb. Az épület értékcsökkenésének komplex értékelése (lakóépület) a. Régi épület (eredetileg fafödémes) értékcsökkenése jó karbantartással
b. Korszerű épület értékcsökkenése csak használhatósághoz szükséges kis javítgatásokkal c. Korszerű épület értéke rendszeres karbantartással, felújítással
d. Avulás bérjövedelem szempontjából, kiegyensúlyozott piaci viszonyok között
Szerkezetek megerősítése (BMEEOHSASA4) 3. Előadás
Vasbetonszerkezetek megerősítése utólagos feszítéssel
Vasbeton födémszerkezetek megerősítése ragasztott dübelezett acélszalag segítségével Az Dr. Bódi István* - Dr. Farkas György** A födémek, födémbordák teherbírásának növelésére ragasztással, dübelezéssel rögzített acélszalagok szerelhető fel a szerkezet alsó, illetve felső felületére. Az acélszalag elsősorban a födémben keletkező hajlítónyomatékokból származó húzóerők felvételére alkalmas, és így biztosíthatja a födémszerkezet megfelelő nyomatéki teherbírását. A szakirodalomban találhatók kutatási eredmények a ragasztott dübelezett acélszalagokkal megerősített vasbetonszerkezetek nyírási teherbírásának növelésére is [1], azonban a nyírás a vizsgálataink többségét képező lemez-jellegű szerkezeteknél nem mértékadó, ezért e témakörrel itt nem foglalkozunk. A megerősítés alapvetően három módon történhet: a) Ragasztással felerősített acélszalaggal (szalagvég-lehorgonyzás nélkül); b) Ragasztással felerősített acélszalaggal szalagvég-lehorgonyzással (dübelezéssel, vagy ragasztott lehorgonyzó lemezzel); c) Folyamatosan elhelyezett dübelekkel felerősített acélszalaggal. (Ebben az esetben a ragasztónak csak technológiai és nem erőtani szerepe van.) A következőkben az említett acélszalagos megerősítések tervezéséhez adunk szempontokat. 1. Ragasztással rögzített acélszalaggal megerősített szerkezetek tervezése és kialakítása 1.1 Általános megjegyzések Az acélszalagot a födémszerkezet húzott oldalán kell felragasztani a hajlításból származó húzóerő felvételére. A megfelelően kivitelezett ragasztás az acélszalag és a betonfelület között tapadásos kapcsolatot hoz létre, ezért a méretezésnél kezdetben a vasbeton keresztmetszetek vizsgálatánál ismert alapfeltevéseket alkalmazták. Ezek egy részét a kísérletek nem igazolták. Vasbeton szerkezeti elemek ragasztott acéllemezzel történő megerősítésének különleges problémáit az 1. ábrán feltüntetett húzott rúd viselkedése mutatja szemléletesen. Ennek alapján a tervezésnél az alábbi hatásokat kell számításba venni: I. a repedések környékén az acélszalag helyi hajlítóigénybevétele; II. az alakváltozások megoszlása a betonozott betonacélok és a beton felületére felragasztott acélszalag között; III. az acélszalag végénél a ragasztás felhasadásának veszélye.
Ragasztással történő rögzítés esetén a következőkre kell tekintettel lenni: Az LCPC francia laboratóriumban [7], valamint egyes japán kutatók által végzett [8] kísérletek szerint: - a ragasztó rétegben keletkező csúsztató és normálfeszültségek a repedések szomszédságában maximálisak, a repedéstől távolodva pedig rohamosan csökkennek. A maximális feszültség értéke elsősorban a szerkezeti elemek geometriájától függ, de független a ragasztás L r hosszától feltéve, hogy az legalább a betonkeresztmetszet vastagságának kétszerese; - a ragasztó réteg maximális feszültsége a betonkeresztmetszet vastagsági méretével és az acéllemez vastagságával arányosan növekszik, míg a ragasztóréteg vastagságának csökkenésekor csökken; - az acélszalagban keletkező átlagos normálfeszültségnek a helyi hajítás figyelembevételével kialakuló maximális húzófeszültséghez viszonyított aránya a lemez vastagságától függ. Értéke 3 mm vastag lemez esetén kb. 0,65 míg 6 mm vastag lemeznél kb. 0,75. A ragasztott acélszalaggal megerősített hajlított vasbeton keresztmetszet alakváltozási ábráját a kísérletek alapján a 2. ábra mutatja. Az ábrából kitűnik, hogy az acélszalag megnyúlása a ragasztóréteg nagymértékű deformációja miatt nem határozható meg a sík keresztmetszet elvének feltételezésével. Az acéllemez tényleges, átlagos (ε m ) alakváltozásának és a lineáris alakváltozási ábra feltételezésével meghatározható átlagos (ε l ) megnyúlásának aránya a terhelés intenzitásától függ. Kis terheknél az n = ε n /ε l értéke ~2, míg az acéllemez plasztifikálódásakor ez az arány 1-hez közelít. Viszonylag kis terheknél tehát az acéllemezben keletkező tényleges húzófeszültség nagyobb, mint a klasszikus vasbeton elmélet szerint meghatározható érték. 1.2 A ragasztott acélszalagos megerősítés méretezése Az előző pontban ismertetett különleges problémák miatt a megerősítés tervezésénél a következőket kell elvégeznünk a használati és teherbírási határállapotban: - meg kell határozni az erősítő acélszalag szükséges keresztmetszetét, amely - ellenőrizni kell a helyi hajlításból származó többletfeszültségekre is, továbbá - ellenőrizni kell, hogy a ragasztás felhasadhat-e. 1.2.1 Az acélszalag szükséges keresztmetszeti területének meghatározása Ez a feladat a szabványos terhekből számított igénybevételek alapján, a hajlított vasbeton keresztmetszet méretezésénél elfogadott általános alapelvek szerint lehet elvégezni az alábbi kiegészítésekkel: Használati állapotban történő vizsgálatnál a betonkeresztmetszetben lévő A s, hagyományos vasalás illetve az A l felragasztott acélszalag σ ah, illetve σ lh határ szilárdságát az LCPC kísérletek figyelembevételével egy k s, illetve k l, szorzótényezővel csökkentve javasoljuk számításba venni, ahol 3 mm v l 6 mm lemezvastagságok alkalmazása esetén a k s és k l csökkentő tényezők értékei az alábbiak: k s = 1,2 0,08. v l k l = 0,46 + 0,08. v l Teherbírási határállapotban történő vizsgálat esetén sem a betonban meglévő vasalás, sem pedig a felragasztott acélszalag határszilárdságát nem kell redukálni. Az acélszalag határfeszültségét azonban a fellépő helyi hajlításokból származó többletfeszültség miatt a szabványban általában megadott értékhez képest csökkenteni kell. A csökkentés mértékét a k l = 0,65 szorzótényezővel figyelembe kell venni.
A megerősítéshez általában 6 mm-nél vastagabb acélszalagot nem célszerű alkalmazni. Ha ezzel a szükséges acélkeresztmetszet nem biztosítható, akkor több, egymásra ragasztott réteggel érhető el a szükséges teherbírás, ezzel a megoldással a nyomatékok változása is kedvezőbben követhető. Több réteg alkalmazása esetén a közvetlenül a betonfelülettel érintkező acéllemezben keletkező F 1 húzóerőnek és a teljes húzóerőnek az aránya numerikus vizsgálatok [7] alapján: - két réteg acélszalag esetén F 1 = 0,66 F - három réteg acélszalag esetén F 1 = 0,5 F értékkel vehető figyelembe. A vizsgálatok szerint a helyi hajlítás mértéke egymáshoz ragasztott lemezek esetén nem tér el jelentősen az azonos vastagságú egyetlen lemezzel történő megerősítésnél kialakuló helyi hajlítástól. 1.2.2 A ragasztás felhasadásának ellenőrzése 1.2.2.1 Törésmechanikai alapon történő ellenőrzés Az acéllemez végénél a ragasztás felhasadása elméletileg törésmechanikai megfontolások alapján vizsgálható. A felhasadás elvileg nem következik be, ha a ragasztás végénél lévő keresztmetszet igénybevételéből az eredeti és a megerősített keresztmetszet alapján számítható W energiakülönbség nem nagyobb, mint a ragasztásban a repedés továbbterjedéséhez szükséges R energia. Kísérleti vizsgálatok [7] szerint, szokásos ragasztóanyagok alkalmazása esetén a repedés továbbterjedéséhez szükséges minimális fajlagos energia R = 50 J/m 2. A ragasztás végénél lévő eredeti, illetve megerősített keresztmetszet alapján kialakuló fajlagos energiakülönbség elméleti értéke: ahol W = M 1 1 Bb Bi + Q 1 2 2 M M 2b r 1 H b 1 H i M M ill. Q M a mértékadó hajlítónyomaték, ill. nyíróerő a ragasztott acélszalag végénél lévő keresztmetszetben; B b = E b I b ill. H b = G b A b a megerősített vasbeton keresztmetszet hajlítási elletve nyírási merevsége; B i = E b I b ill. H b = G b A b a megerősített, acélszalaggal együttdolgozó ideális vasbeton keresztmetszet hajlítási illetve nyírási merevsége az I. feszültségi állapotban; a ragasztási szélessége. B r A kapcsolat a ragasztás felhasadása szempontjából megfelel, ha W 50J/m 2, azaz = 50N/m. Más kutatók [2] által végzett kísérletekben meghatározták a megerősítendő vasbetonszerkezet azon nyomatékát, mely a ragasztó felhasadását okozza. Azt tapasztalták, hogy a tönkremenetel megfelelő minőségű ragasztóanyag esetén (lásd később a 4. pontot) általában a megerősítendő szerkezet alsó rétegében a ragasztás fölött következik be (3. ábra). A felhasadást okozó nyomaték határértékének meghatározására az alábbi kifejezést ajánlják: M fr H = E b I IIrm σ H l h γ E v l
ahol E b I IIr m σ hh E l v l γ = 1,86 γ = 0,901 az acéllemezzel megerősített (berepedt) gerenda hajlítási merevsége a II. feszültségi állapotban, a beton húzási határfeszültsége, a megerősítő acéllemez rugalmassági modulusa, a megerősítő acéllemez vastagsága, továbbá használati, illetve teherbírási határállapotban történő vizsgálatnál. A felhasadás nem következik be, ha M frh > M M ahol M megerősített szalag végétől d távolságra (a tartó hasznos magassága.) lévő keresztmetszetben a megerősített gerendában fellépő mértékadó nyomaték (3. ábra). E vizsgálatokból két fontos következtetést is levonhatunk: egyrészt, hogy ajánlatos az acélszalagos megerősítés végét minél közelebb vinni a gerenda megtámasztásához (kisebb az M M ), másrészt, hogy célszerű a megerősítendő acélszalag vastagságát minél kisebbre választani (nagyobb az M frh ). A ragasztással rögzített acélszalag vastagságára több kutató [3], [4] az alábbi értéket ajánlja. V l = (0,005 + 0,007) d 1.2.2.2 A rugalmas együttdolgozó rétegek elmélete alapján történő ellenőrzés A ragasztás felhasadása, a ragasztó réteg tönkremenetele vizsgálható a rugalmas együttdolgozó rétegek elmélete alapján [5] is. A [3], [5] kutatási eredmények szerint a ragasztott kapcsolat megfelelő, ha az acéllemez végén, a ragasztórétegben fellépő τ M, ill. σ M nyíró ill. normálfeszültségek nem haladják meg az [5]-ben megadott τ 0, σ 0 határértéket, vagyis: τ M τ 0 és σ M σ 0 A gyakorlati esetekben τ 0 = 3 + 5 N/mm 2 következőképpen számítható ki: és σ 0 = 1 + 2 N/mm 2, tényleges értékük a τ = + K 1/ 2 b v ( h ), s l l 0 QM M M l x E b v l l l I Irm br K n 0 0 4 σ = τ v s El I l 1/ 4,
ahol és K K I s n l r m Gr br =, a ragasztás fajlagos nyírási merevsége v r Er br =, a ragasztás fajlagos húzási merevsége, v r 3 Ebbx 2 = El + As ( h x), a megerősített szerkezet teljes inercianyomatéka. 3 A fenti képletekben: Q M a mértékadó nyíróerő az acélszalag végén, M M a mértékadó hajlítónyomaték az acélszalag végétől d/2 távolságra (hasonló módon, mint a 3. ábrán), E l E r ill. E b az acélszalag, a ragasztó, ill. a beton rugalmassági modulusa, G r a ragasztó nyírási rugalmassági modulusa. A többi (geometriai jellegű) jelölés értelmezése a 4. ábrán látható. Fontos szem előtt tartani, hogy a képletben a megerősítendő szerkezetben meglévő A s acélbetét mennyiségén csak azok a vasak számíthatók be, amelyeknek a berepedt (megerősítendő) keresztmetszettől mindkét irányban biztosított az együttdolgozásuk a betonnal (vagyis megvan a lehorgonyzási hosszuk). 2. Véglehorgonyzással ellátott, ragasztott acélszalag tervezése és szerkezeti kialakítása Az acélszalag végének felszakadása a ragasztott kapcsolat gyors tönkremenetelét okozhatja. Ezt a folyamatot késleltethetjük, ha a ragasztott acélszalag végét véglehorgonyzással látjuk el. A véglehorgonyzás készülhet: - dübelezéssek. ill. - ragasztott lehorgonyzott acélszerelvénnyel. 2.1 A dübelezéssel készített véglehorgonyzás A dübelezéssel készített véglehorgonyzás vizsgálatával foglalkozó kutatások [5], [6] megállapítják, hogy a dübelezés csak igen csekély mértékben (5-10 %) és csak vékony acélszalagok alkalmazása esetén növeli a ragasztott acéllemezzel készült megerősítés teherbírását. Vékony ragasztott acélszalagnál ugyanis a szalag nem fogja erősen a dübelt, így határállapotban palástnyomásból eredő, kigombolódás jellegű tönkremenetel következik be, miközben az acélszalag jelentős nyúlásokat szenved. Vastag ragasztott acélszalag merevebben fogja a dübelt, így a szalagvégi lehorgonyzásban erős feszültségkoncentráció jöhet létre, amely korán nyírási jellegű helyi tönkremenetelt okozhat, még mielőtt a ragasztott kapcsolat hosszan felhasadna, tönkremenne. Ebből is látható, hogy a ragasztott kapcsolattal történő erősítésnek felső korlátai vannak: vastag acéllemez (pl. túlméretezésből adódó) alkalmazása esetén a véglehorgonyzás egyáltalán nem hatásos, sőt, mint az 1.2.2.1. pontban láttuk, a felhasadás is kisebb igénybevételnél következik be. Ez a jelenség a több rétegű, vékonyabb acéllemezek alkalmazását indokolja az igénybevételi ábra lehetőség szerinti követésével. A végdübelezés elsődleges előnye abban van, hogy duktilisabbá teszi a ragasztott kapcsolatot [5]. A duktilitás jellemzésére szolgáló szívóssági modulus (az erő elmozdulás diagram tönkremenetelig tartó szakasza alatti terület) jelentősen megnövekszi, ezáltal tehát megbízhatóbb, tartósabb erősítő kapcsolat létesíthető a végdübelezés alkalmazásával. Ezt főleg ismétlődő igénybevételekkel terhelt megerősítendő szerkezetek (pl. hidak) esetén célszerű szem előtt tartani.
2.2 A ragasztott lehorgonyzó acélszerelvény alkalmazása A ragasztott lehorgonyzó acélszerelvény alkalmazása éppen a dübel feszültséggyűjtő hatását küszöböli ki. Viszonylag kevesebb kutatás foglalkozott e véglehorgonyzással [6], bár ezek nagyon kedvező eredményeket mutatnak, különösen a födémbordák, gerendák megerősítése tekintetében, ahol lehetőség van az 5. ábra szerinti szerkezeti kialakításra. Ilyen esetekben a ragasztott kapcsolat teherbírás-növekedése az 55-60 %-ot is elérte, és a kapcsolat ugyanolyan duktilis tulajdonságokat mutatott, mint a végdübelezéssel ellátott kísérleti elemeké. A ragasztott véglehorgonyzó szerelvény alkalmazása tehát több tekintetben is előnyösnek látszik, azonban a kapcsolat megbízhatósága itt is elsődlegesen a ragasztási munka minőségétől függ. 3. Folyamatosan elhelyezett dübelekkel felerősített acélszalag méretezése A hajlított vasbetonszerkezet megerősítésére a szerkezet húzott oldalán folyamatosan elhelyezett, dübelezéssel felerősített acélszalag is alkalmazható [12]. A hajlításból származó húzóerőt ekkor is az acélszalag veszi fel. A BME Vasbetonszerkezetek Tanszékén végzett kísérletek szerint a vasbeton gerendák hossztengelye mentén kellő sűrűséggel kiosztott dübelezés esetén az acélszalagban keletkező húzóerő a vasbeton keresztmetszetek méretezésénél alkalmazott alapelvek szerint határozható meg a M M H l = z összefüggés szerint, ahol z a belső erők karja. Az acélszalag hasznos keresztmetszeti területének meghatározásánál a dübelek elhelyezésére szolgáló furatokat nem szabad figyelembe venni. Az acélszalagnak a betonfelülethez való rögzítéséhez katalógusból ismert határterhelési adatú dübeleket, csavarokat javasolunk alkalmazni. A rögzítő elemeket a borda hossztengelye mentén a mértékadó nyíróerő ábra változása szerint célszerű kiosztani. Az alkalmazott csavarok, illetve dübelek számát (6. ábra) úgy kell meghatározni, hogy az egy csavarra jutó csúsztatóerő nagysága a vizsgált keresztmetszetre mértékadó nyíróerő alapján az alábbi képlet szerint legyen: ahol 1 QM K = s, n z Q M a mértékadó nyíróerő; z a belső erők karja, (a számításban z = 0,8 h értékekkel szabad számításba venni, ahol h a borda magassága); s a csavarok, illetve a dübelek távolsága a lemez hossztengelyének irányában mérve; n az egy sorban elhelyezett csavarok száma, (feltételezve, hogy azonos átmérőjű dübeleket alkalmazunk.)
A K csúsztatóerő értéke csökkenthető a vizsgált keresztmetszetben az acélszalag által felvett H l húzóerő és az M M mértékadó nyomatékból számított és az acélszalag és a bordában meglévő húzott vasalás által együttesen felvett H húzóerő arányának megfelelően, ha a betonban lévő vasalás lehorgonyzása a vizsgált keresztmetszettől számítva biztosított. Így egy rögzítő elemre redukált mértékadó csúsztatóerő a értékkel vehető figyelembe. K red = H H l K 1. táblázat A HILTI csavar jelei Határerő (kn) Furatmélység (mm) HSA M 8 x 75 8,9 55 HSA M 10 x 90 15,4 60 HSA M 12 x 110 22,7 80 HSA M 16 x 145 41,4 100 A dübelek, csavarok teherbírásával foglalkozó szakirodalomra itt csupán [9], [10] hivatkozunk, azonban tájékoztatásul az 1. táblázatban megadjuk egy csavar határerejét a HILTI katalógus alapján szabványosított HSA HILTI alapcsavarokat figyelembe véve, a szabványban rögzített furatmélységek esetén. A csavarokat a terhek alapértékére kell ellenőrizni. Megjegyzések: 1. A táblázat értékek akkor használhatók, ha a beton minimálisan C 20-as szilárdsági jelűnek számítható. 2. Ha a furat mélysége nem éri el a táblázatban szereplő értéket, akkor a határerőt lineárisan csökkenteni kell úgy, hogy kétszeres furatátmérőnek megfelelő furatmélység esetén a határerő zérus legyen. 4. A megerősítések kivitelezésének általános szabályai Az acéllemez felragasztásakor a beton felületének egyenetlensége ne legyen több 5 mm-nél 2,0 m hosszon, illetve 2 mm-nél 0,2 m hosszon. A beton felületét az acélszalag felragasztása előtt száraz, vagy nedves homokszórással, vagy nagynyomású vízsugárral megfelelően elő kell készíteni. Nedves előkészítés esetén megfelelő száradási időt kell biztosítani a lemez felragasztása előtt. Az egy rétegben felragasztandó acélszalag vastagsága v = (0,005 + 0,007) d, lehetőleg 3-5 mm legyen. Ragasztott acéllemezzel való megerősítéshez elsősorban A24 jelű hegeszthető acél alkalmazható. Az acéllemez megfelelő méretre vágása után annak felületét zsírtalanítani, majd homokfúvással érdesíteni kell. A lemezeket védett helyen kell tárolni, és felragasztás után azonnal korrózióvédelemmel kell ellátni. A ragasztóanyag felhasználásánál a gyári előírásokat szigorúan be kell tartani. A ragasztáshoz olyan epoxi műgyanta alapanyagú ragasztó javasolható (pl. TIPOX IHS), melynek nyírószilárdsága megszilárdulás után a beton húzószilárdságának legalább kétszerese. Az epoxi műgyanta komponenseinek javasolt keverési aránya 1:2 (lassú : gyors), az így elérhető rugalmassági modulus (E) kb.: 300 N/mm 2, a nyírási rugalmassági modulus (G) pedig kb.: 120 N/mm 2 lesz. Az átlagos (javasolt) ragasztási vastagság 2-3 mm, de mindenképpen kisebb, mint az acélszalag vastagságának a fele. A ragasztóanyag költésének ideje alatt az acélszalag felületét egyenletes, 15-40 kn/m 2 nyomás alatt kell tartani, ennek biztosítására a kötésidő alatt megfelelő módon (pl. kitámasztás) gondoskodni kell. A munkafolyamatok elvégzése után a ragasztás minőségét ellenőrizni kell, és a tapasztalt hibákat ki kell javítani.
5. Összefoglalás A cikk a vasbeton födémszerkezetek a ragasztott dübelezett acélszalagok alkalmazásával történő megerősítési lehetőségeivel foglalkozik. Az eljárás nagy előnye, hogy a megerősítés kis szerkezeti magassággal kivitelezhető, vagyis az épület helyiségeinek hasznos belmagasságából keveset vesz el, továbbá, hogy a tárgyalt megerősítési módozatok viszonylag egyszerűen kivitelezhetők. A BME Vasbetonszerkezetek Tanszéken végzett kísérletek és a szakirodalomban található kutatások eredményei alapján összefoglaltuk a csupán felületén ragasztott, a véglehorgonyzással ellátott, ragasztott, ill. a folyamatosan elhelyezett dübelezéssel felerősített acélszalagos megerősítési módozatok méretezésének és kivitelezésének leglényegesebb szabályait, ajánlásait. 6. Hivatkozások [1] Sepp.-R. Speidel: Verstärken von Betonbauteilen durch Aufkleben von Stahllaschen Bautechnik 69 (1992) 8., 402-408. old. [2] D. Ochlers: Reinforced concrete beams with steel plate gluved to their soffits: prevention of plate separation induced by flexural peeling Report No. R80 (1988) The University of Adelaide [3] M. Hussain et al: Flexural behavior of beams with external steel plates ACI Structural Journal Vol. 92. No. 1. (1995) 14-22. old. [4] R. N. Swamy et al: Structural behavior of reinforced concrete beams strengthened by epoxy-bonded steel plates The Structural Engineer Vol. 65. A. No. 2. (1987) 59-68. old. [5] T. M. Roberts: Approximate analysis of shear and normal stress concentrations in the adhesive layer of plated RC beams The Structural Engineer Vol. 67. No. 12. (1989) 229-233. old. [6] R. Jones-R. N. Swamy-A.Charif: Plate separation and anchorage of reinforced concrete beams strengthened by epoxy-bonded steel plates The Structural Engineer Vol. 66. No. 5. (1988) 85-94. old. [7] J. Theillout: Renforcement des structures en béton par la technique des toles colleés, Annalas de I I. T.B.T.P. No. 501, février (1992) 24-28. old. [8] M. Fujii-S. Inoue-S Utoh-Y. Setoguchi: Steel plate bonding technique for strengthening dameged prestressed concrete beams, FIP XI. th. Congress Procedings, Hamburg, June (1990) [9] W. Fuchs-R. eligehausen-j.e. Breen: Concrete capacity Design (CCD) Approach for Fastening to Concrete ACI Structural Journal Vol. 92. No. 1. (1995) 73-94. old. [10] M. Fohren: Dübel-Allgemeine Einführung in die Befestigungstechnik Bauplanung Bautechnik 44. Jg., Heft 7., (1990) [11] J. M. Delbecq-G. Sacchi: Restauration des Ouvrages et des Structures, Presses de I E. N. P.C. (1984) 487-500) old. [12] Szalai K. (Szerk.): Ajánlások az IMS szerkezetű épületek megerősítéséhez BME Vasbetonszerkezetek Tanszéke (1991)
Szerkezetek megerősítése (BMEEOHSASA4) 4. Előadás
A LŐTTBETON FOGALMA, TÖRTÉNETE A lőttbeton fogalma A lőttbeton olyan betonbedolgozási technológiával készített beton, amelyet: az MSZ 4720 szerinti betontömlőn, ill. csővezetéken kb. 6 atmoszféra nyomás levegővel a beépítés helyére szállítanak és nagy sebességgel (kb. 100 m/s) juttatnak a felhordási felületre, ahol ütközik és megtapad. A már megtapadt betonréteget a később folyamatosan érkező beton ütközése is tömöríti." (Mi 09.10233/1-77) A lőttbeton tehát nem egy különleges építőanyag, hanem olyan betonkészítési eljárás, amely magában foglalja a betonkeverék előállítását, szállítását, bedolgozását és tömörítését is, mint egymástól elválaszthatatlan technológiai lépéseket. A betonkészítéshez használt adalékoktól függően beszélhetünk lövelltbetonról (vasbetonról), könnyűbetonról, hő- és tűzálló betonról, stb. A lőttbeton alkalmazási területei A lőttbeton egyaránt alkalmazható új szerkezetek készítéséhez és beton-, vb. szerkezetek fenntartási, javítási, megerősítési munkáinál. 1. Új szerkezetek készítése A lőttbeton főleg vékony speciális beton-, vb. szerkezetek készítésére alkalmas: - héjszerkezetek, - lemezművek, - utófeszített, kör alaprajzú tartályok, - tartályfalak, - csatornaburkolatok, - úszómedencék, - alagútfalak (NÖT, NATM), - szennyvízcsatornák, - vágatbiztosítás bányákban, - tömegbetonokhoz zsaluzat készítésére, - hajók.