INVEST TECHNIK KFT. Mérnöki és Szolgáltató Kft. 2049 Diósd Kőrös u. 6.. Fon: Mobil: 06 30 900 39 01 E-mail: balazs.benko@t-online.hu Web: http://www.investtechnik.hu TARTÓSZERKEZETI TANULMÁNY SALAKBETON FÖDÉMEK ÁLLAPOTÁNAK VIZSGÁLATÁHOZ 2013. 11. 11. BERUHÁZÁS: TÖBBLAKÁSOS LAKÓÉPÜLET BUDAPEST 1073 ERZSÉBET KÖRÚT 51. MEGRENDEŐ/ÉPÍTTETŐ: 1073 BUDAPEST ERZSÉBET KÖRÚT 51. TÁRSASHÁZ TARTÓSZERKEZET VEZETŐ TERVEZŐ: Dr Lógó János TH-T-SZ 01-1099 okl. építőmérnök, egyetemi docens a műszaki tudományok kandidátusa, szakértő 1221. Budapest, Honfoglalás út 42/A. Tamássy Tamás TH-T-01-1687 okl. építőmérnök, nyugalmazott egyetemi tanár 1146. Budapest, Chazar A. u. 7. fszt/1. TARTÓSZERKEZETI TÁRSTERVEZŐ: Benkő Balázs okl. építőmérnök 06 30 900 39 01 2049 Diósd Kőrös u. 6. 1
tartalomjegyzék Tartalom 1 MŰSZAKI LEÍRÁS, ISMERTETŐ... 4 2 1.1 Előzmények. alapadatok... 4 1.2 Az épület története tervtári tervek alapján... 4 1.3 Épületszerkezetek leírása:... 4 2 Állagvizsgálat menete... 6 2.1 Mátrai födémek sajátosságai... 6 2.2 Az állagvizsgálat előkészítése, az alapadatok beszerzése... 8 2.2.1 Az épületre vonatkozó műszaki dokumentáció... 8 2.2.2 Esetleges korábbi szakvélemények... 8 2.2.3 Beszélgetés az épület lakóival, kezelőjével, gondnokával készített interjú... 8 2.3 A födém szerkezetének meghatározása, vizsgálatok vázlatos ismertetése... 8 2.3.1 Helyszíni szemrevételezés... 8 2.3.1.1 A mennyezet felületének eltérése a síktól... 9 2.3.1.2 A mennyezet felületi elszíneződései... 9 2.3.1.3 A mennyezetrepedések... 9 2.3.1.4 A födémszerkezet rugalmassága, rezgései... 9 2.3.2 Terhelési próba... 9 2.3.3 Anyagvizsgálatok, helyszíni feltárások... 9 2.3.3.1 Acélgerendák... 9 2.3.3.2 A beton, illetve vasbeton födémek... 10 2.3.3.2.1 A betonacél vizsgálata... 10 2.3.3.2.2 A beton korróziós állapotának meghatározása... 11 2.3.4 Feltárásos vizsgálat, megbontás... 11 2.4 Tervtárban fellelt tervek... 11 2.4.1 Beépítési vázlat... 11 2.4.2 1887-88-as építés... 13 2.4.3 1897-es építés... 20 2.4.4 1924-es átalakítás... 27 2.4.5 1941-es óvóhely létesítés... 28 2.5 A tervek, kutatások alapján feltételezett meghibásodási helyek (vizes helyiségek, csatornák)... 29 2.5.1 Jelenlegi funkció alapján (általános alaprajz)... 29 2.5.2 Régebbi funkciók alapján... 30 2.5.3 A hibás helyek nagysága... 31 2.6 Esetleges megerősítések... 31
2.6.1 Acélgerendák megerősítése... 31 2.6.2 Betonlemez megerősítése... 31 2.6.3 A teljes födémmező gyámolítása... 32 3 Költségbecslés... 32 4 Megjegyzések:... 32 3
1 MŰSZAKI LEÍRÁS, ISMERTETŐ 1.1 Előzmények. alapadatok A meglévő épület jelentős része Mátrai-féle födémmel épült. A társasház képviselői a Mátrai födémek állapotának vizsgálatának előkészítésére, a szükséges beavatkozások vázlatos ismertetésére kértek fel bennünket. A közbenső, salakbeton anyagú födémek vizes helyiségek alatti területén feltételezhető előrehaladott károsodás. A tapasztalatok szerint a Mátrai rendszerű födémek ilyen korban már határállapotba kerülnek. Problémát jelent még, hogy az építéskori szabványok kezdetleges állapotban voltak, vagy nem voltak így a mai modern szabványozás előírásaiba nehéz beilleszteni az épületszerkezeteket. 1.2 Az épület története tervtári tervek alapján 1. 1887 Freund Vilmos 1. ütem eklektikus stílusú épület 2. 1888 Freund Vilmos 1. ütem eklektikus stílusú épület, módosítás, fürdő 3. 1897 Freund Vilmos 2. ütem mosóintézet 4. 1912-1924 Royal szálloda kádfürdők és kiszolgáló helyiségek átalakítási munkái 1. emelet, pince, fszt. 5. 1941-re már a pincei terület feltöltésre került, pincei fürdőterületeket megszüntették, óvóhely létesült 1.3 Épületszerkezetek leírása: Az Erzsébet körút, Király utca, Hársfa utca és Dob utca által határolt tömbben helyezkedik el az épület. A beépítés zártsorú, az épület belső udvaros, alápincézett, földszint és négy részben 5 emeletes, magastetővel fedett lakóház. A lakóépület a XIX. sz. elején épült, védett épületegyüttes része. A földszinten üzletek és raktárokon túl lakások találhatók. Az udvarban a pinceszinten a Royal szálló fedett fürdője működik: (forrás: internet) 4
Az 1-5. emeleteken lakások találhatók. Az épületben 40-45 db lakás van. A hosszfőfalas rendszerben épült ház utcai és hátsó udvari szárnya kéttraktusos, az udvari szárnyak egytraktusos kialakításúak. A nagyméretű égetett tégla falak, tégla vagy beton alapokon nyugszanak. A pince felett dongaboltozatos és poroszsüveg födémek készültek. A poroszsüveg födémeket trapézlemezes acélgerendás aláfogatással már korábban megerősítették. (forrás: internet) Az emeleteken, közbenső szinteken a statikai es gazdasági szempontból előnyös Matrai rendszerű födémeket alkalmaztak a 4-5 m nyílású fesztávok lefedésére. Az I320-I160, fióktartóknál I100-130 acélgerendák között salakbeton található, mely vastagsága a tapasztalatok szerint legkevesebb 10-13 cm es növekvő az acélgerendák irányába. Az alul sík födém vasalása az acélgerendák közötti átlósan belógatott, többnyire köteges 4-5 mm-es huzalokból áll lásd alábbi kép. Az acélgerendák a külső falakon támaszkodnak. A fiókgerendák végeit a keresztirányú gerendákra támasztották és csavarokkal rögzítették A zárófödém borított fa gerendás födém. Az épület fedélszéke a zárófödémtől független szerkezetű faanyagú. Az udvarban acél konzolokon nyugvó, részben salakbeton lemezű függőfolyosók vannak. 5
Mátrai födém tipikus kialakításai vaskötegek lehorgonyzása a, fióktartó csatlakozás b (fotó szakirodalomból). 2 Állagvizsgálat menete 2.1 Mátrai födémek sajátosságai A századfordulón igen sok lakóépület készült salakbeton födémszerkezettel: változó, nagy tengelytávolságú hengerelt I-tartók közötti vasalt salakbeton lemezzel, többféle típusban (pl. Mátrai-födém, hálós vasalású salakvasbeton lemez, vízszintes egyirányú vasalású réteges felépítésű salakvasbeton lemez stb.). E födémek tönkremenetelét a salakban lévő, vízoldható vegyi összetevők hatására kialakuló korróziós folyamat jelentette. Ezt elsősorban a tökéletlen égetési technológiából keletkezett salak okozta. A károsodás elsősorban a vizes helyiségekben jelentkezik, illetve ún. letáskásodás alakulhat ki. A vasbetétek korróziója során repedések jöhetnek létre a vasalás vonalát követve. Mátrai födém jellegzetes kialakításai szakirodalomból, saját tapasztalatok alapján: 6
képek a szakirodalomból 7
2.2 Az állagvizsgálat előkészítése, az alapadatok beszerzése A vizsgálat előzményeként célszerű beszerezni minden olyan adatot és információt, mely a födém jellegére, anyagára, építési és működési körülményeire vonatkozóan eligazítást adhat. Az alábbi dokumentumok, illetve ismeretek beszerzése segíthet ebben. 2.2.1 Az épületre vonatkozó műszaki dokumentáció - tervek, statikai számítások, műszaki leírások A tervek tartalmát szükséges ellenőrizni. Az előzetes tervtári kutatást már elvégeztük jelen dokumentációba beépítve. 2.2.2 Esetleges korábbi szakvélemények (Ha korábbi meghibásodások szakértői beavatkozást, vagy vizsgálatot tettek szükségessé, akkor annak megállapításai, szerkezetre, anyagokra, korábbi károsodásokra vonatkozó leírásai, létfontosságúak lehetnek a rekonstrukció megtervezéséhez.). Ezeknek átadása szükséges. 2.2.3 Beszélgetés az épület lakóival, kezelőjével, gondnokával készített interjú [Rendkívül fontos információkat szolgáltathat a hibajelenség kialakulásának időbeli lefolyásáról, egyéb eseményekkel (pl. eső, fagy, csőtörés, fürdőszoba használat stb.) való összefüggéseinél, és a födém korábbi javításai, megbontásai során tapasztalt körülményeknél (födém anyaga, feltöltés vastagsága, anyaga stb.).] A legfontosabb adatok az épület tervezési, építési idejére vonatkozó adatok; (Láttuk, hogy az építési idő alapján egyes födémtípusok alkalmazása erősen valószínűsíthető, másoké pedig teljesen kizárható!) az épület tartószerkezeti rendszere (főfalak helyzete, iránya); a födém(ek) szerkezeti rendszere; a használati körülmények és tapasztalatok; mőszaki előzmények (korábbi átalakítások, megerősítések, egyéb változtatások); az épület (helyiségcsoport) funkciójában az üzembe helyezés után bekövetkezett változások; a felülvizsgálatot követően tervezett funkcióváltozás. 2.3 A födém szerkezetének meghatározása, vizsgálatok vázlatos ismertetése Minden vizsgálat tartalmaz bizonytalanságot, mleyet csökkenteni lehet feltárásos vizsgálatok alkalmazásával, így a megfelelő adatgyűjtés műszeres mérés és feltárásos vizsgálat kombinációjával lehetséges. 2.3.1 Helyszíni szemrevételezés Költségek: 1 000 000 HUF 8
2.3.1.1 A mennyezet felületének eltérése a síktól A mennyezet nagy felületi egységeinek belógása (különösen a födémmező közepe tájékán) származhat a födémgerendák túlzott lehajlásából, a szerkezet túlterheléséből, illetve a gerendák korróziós teherbírás csökkenéséből. A kérdés eldöntéséhez itt is hozzásegíthet a hosszú rúddal való kopogtatás. A belógó vakolatkéreg ugyanis kopogtatásra mélyebb, kongó hangot ad, mint a szilárd födémre illeszkedő vakolat. 2.3.1.2 A mennyezet felületi elszíneződései A vakolt felület közelében lévő acélanyagok a födémben más hővezetésűek, így a lecsapódó por nyomot rajzol ki alattuk. Annak eldöntése, hogy a tapasztalt elszíneződés vas-, vagy vasbeton anyag beépítésének következménye, viszonylag egyszerű vaskereső műszerrel, illetve valamely alárendeltebb helyiségben keskeny csík vésése (az acélgerenda talpának feltárása). 2.3.1.3 A mennyezetrepedések A repedések alakja, mérete, iránya enged következtetni a födém esetleges károsodásaira. 2.3.1.4 A födémszerkezet rugalmassága, rezgései A korrózióval erősen károsodott szerkezetek merevsége csökken, a rezgés amplitudó növekszik, egy födém mező állapotára az ismert tömeg által keltett rezgésekből rezgésméréssel lehet következtetni összehasonlítva más mezőkkel. 2.3.2 Terhelési próba A dinamikus terhelési vizsgálat mérési eredményei a szerkezet merevségének változását, abból pedig a keresztmetszetek csökkenését lehet becsülni. A tervszerinti, eredetileg legyártott méret ismeretében a merevség változás jelzi a keresztmetszet csökkenést. A körúti villamosforgalom által keltett rezgések okozhatnak fárasztó igénybevételeket, melyek a vártnál korábban bekövetkező töréseket okozhatnak. 2.3.3 Anyagvizsgálatok, helyszíni feltárások A beton és vasbeton födémszerkezetek állagvizsgálatának legfontosabb kiindulási lépése a födém teherviselő és térkitöltő anyagainak pontos meghatározása. Ez általában a tervek hiányában, csak helyszíni feltárás útján lehetséges. A feltárást úgy kell elvégezni, hogy választ kapjunk a rétegrend általános felépítéséről. Ugyanakkor a helyszíni szemle során külön kell kezelni azokat a födémszakaszokat, ahol nagy valószínűséggel fokozott károsodás érte az egyes szerkezeti anyagokat. A szemrevételezés során közelítő biztonsággal meghatározott födémszerkezet méreteinek és anyagjellemzőinek pontosítására általában további vizsgálatokra van szükség. A bontást nem igénylő, műszeres vizsgálatok mellett legtöbbször elengedhetetlen a helyszíni roncsolásos feltárás, és anyagmintavétel. Költségek: 500 000 HUF. 2.3.3.1 Acélgerendák Hengerelt acélgerendás födémek acélgerendáinak öve kis feltárás után mérhető. 9
2.3.3.2 A beton, illetve vasbeton födémek korróziós állapotának meghatározásához az alábbi vizsgálatokat kell elvégezni: 2.3.3.2.1 A betonacél vizsgálata Az ép és a korrodált födémszakaszokat egyértelműen külön kell választani. Fel kell tárni a betonacélokat, a betonfelület vésésével. A vasalás helyzetét mágneses vaskereső műszerrel lehet megállapítani. 2.3.3.2.1.1 Műszeres vizsgálatok 2.3.3.2.1.1.1 Röntgen sugaras vizsgálatok 2.3.3.2.1.1.1.1 Felületi vizsgálat kézi készülékkel Nincs a gyakorlatban. -kézi röntgen 30-40 mm mélyen hatol be (információ AGMI Zrt.) 2.3.3.2.1.1.1.2 Teljes keresztmetszeti vizsgálat Sugárzásveszély, épület kiürítés. -40-50m-es körzetben nem lehet ember -30x40 cm vizsgált födémterület -1-2 mm pontos acélbetét méret (árnyék) -több rtg kitakarja egymást -1 szakértői nap 200 000 HUF 7-8 mérési pont, egész épületre 5 000 000 HUF (információ AGMI Zrt.) 2.3.3.2.1.1.2 Ultrahangos vizsgálat - pl.: Proseq Profometer 5 o (információ ATESTOR Kft.) o az acél átmérő és a betonfedés is meghatározható o takarásban lévő betonacél nem látszik o közeli betonacélok zavarják a mérést o pontosság 2-3 mm 2.3.3.2.1.1.3 NDT-GPR radar o (információ GEOMEGA Kft.) o -40 000-50 000 huf/egység rácsos mérési nyomvonal, egész épületre 50 egység: 2 000 000 HUF o -acélbetétek nyomvonalait adja meg o -réteghatárokat ad o acélbetét szakadást, megszűnést detektál 2.3.3.2.1.1.4 Elektrokémiai korróziós vizsgálat Az acélbetétek korróziós állapotát elektrokémiai módszerekkel lehet meghatározni. Ez lehet elektrokémiai feszültségmérés (potenciálmérés), illetve polarizációs vizsgálati módszer. Kiválaszthatók a legintenzívebben korrodált födémterületek, majd azok feltárásával következtetni lehet a teljes épület állapotára. - pl.: Proseq Canin 10
o (információ ATESTOR Kft.) o az acél átmérő és a betonfedés is meghatározható o takarásban lévő betonacél nem látszik o közeli betonacélok zavarják a mérést o pontosság 2-3 mm o egész épületre 50 egység: 2 000 000 HUF 2.3.3.2.2 A beton korróziós állapotának meghatározása A salakvasbeton födémek szilárdsága azonban csak radiográfiás módszerrel vizsgálhatók eredményesen. - pl.: Proseq Pundit o (információ ATESTOR Kft.) o egész épületre 50 egység: 2 000 000 HUF A beton korróziós állapotának fontos eleme a beton ún. karbonátosodásának mértéke és a betonban lévő károsító anyagok, mindenekelőtt a kloridok ismerete. Ezek kimutatása elengedhetetlenül szükséges a tönkremeneteli állapot rögzítéséhez. Ez részben helyszíni vizsgálatot, részben részletes laboratóriumi vegyi elemzést foglal magában. 2.3.4 Feltárásos vizsgálat, megbontás A legmegbízhatóbb és egyetlen teljesen pontos adatokat szolgáltató vizsgálati módszer, hátránya költségessége és munkaigénye. 2.4 Tervtárban fellelt tervek A tervtári adatgyűjtés során részben figyelemmel kísérhető 1887-1941 között az épület építési története. A mellékelt rajzok a tervtári anyagok értelmezésével, átrajzolásával készültek. Az acélgerendák a szint alatti gerendákat jelölik. A tervek vázlatosak. 2.4.1 Beépítési vázlat -1887 első ütem helyszínrajza 11
-1897 bővítés helyszínrajza 12
2.4.2 1887-88-as építés - 1887 felső fáspince -1888 pince, fürdő medencékkel 13
-földszint 1888 -félemelet 1888 14
- 1. emelet 1888-2. emelet 1888 15
- 3. emelet 1888-4. emelet 1888 16
- padlás 1888 17
-A-A metszet fás pincével 18
- B-B metszet fürdővel, 1 évvel későbbi 1888-as módosítás a fürdőmedencékkel, beton lemezalappal fürdő csarnokkal, a metszet alsó részén látható a később feltöltött fürdő medencés rész 19
2.4.3 1897-es építés - pinceszinti alaprajz - földszint 20
- félemelet 21
- 1. emelet 22
- 2. emelet 23
- 3. emelet 24
- 4. emelet 25
-5. emelet alaprajz 26
2.4.4 1924-es átalakítás a mosóintézet területén ekkor már lakások voltak - 1 emeleti alaprajz 27
2.4.5 1941-es óvóhely létesítés - pinceszinti alaprajz, a feltöltött fürdő alsó pincével 28
2.5 A tervek, kutatások alapján feltételezett meghibásodási helyek (vizes helyiségek, csatornák) 2.5.1 Jelenlegi funkció alapján (általános alaprajz) A fentebb leírtak alapján a vizes helyiségek, gépészeti vízvezetékek, csatornák valamint a légudvarok közelében kell feltételezni a károsodásokat. A helyiség funkció alapján: wc, fürdő, konyha, közös wc. Sraffozással jelölve a veszélyes helyek, az egész épületben Mátrai födémet feltételezve. 29
2.5.2 Régebbi funkciók alapján A fellelt tervek a jelenlegitől eltérő funkciókat mutatnak, az 1897-es bővítés mosóintézetnek épült, így ezeken a helyeken is kialakulhattak károsodások. Sraffozással jelölve a veszélyes helyek, az egész épületben Mátrai födémet feltételezve. 30
2.5.3 A hibás helyek nagysága - általánosan minden szinten jelenlegi lakófunkció: 1897-2013 alapján: 160x5= 800 m 2 - korábbi funkció (mosó intézet) 1897-1910 alapján: 3x250=750 m 2 - az egész épületre nézve 50 egységet jelent 2.6 Esetleges megerősítések A helyreállításokat a lakók megzavarása nélkül (esetleges kiköltözés) nem lehet elvégezni. A födémmező megerősítéseknél nehézséget okoz a válaszfalak általi kisebb mezőkre felosztódás. 2.6.1 Acélgerendák megerősítése -szelvények felhegesztésével Költség: 50 egység: 10 000 000 HUF 2.6.2 Betonlemez megerősítése Az épület legnagyobb mertekben károsodott elemei feltehetően a födémek. A tehermentesítéssel csökkenthető a födémek igénybevétele (feltöltés eltávolítása cseréje), az eltávolított nehéz rétegek (salak, aljazatbeton) csak részlegesen kompenzálják a tehertöbbletet. 1 változat 2 változat 1. Klasszikus vasbeton lemez, mely együtt dolgozik az acélgerendákkal. Ez esetben az acélgerendák teherbíró képessége nő, viszont a terhelése is. A letáskásodás veszélyét a födémsík alá függesztett vashálóval lehet megszűntetni, melyet cementhabarccsal kell bevonni. Hátrány: a letáskásodás ellen nem véd. Költség: 50 egység: 10 000 000 HUF 2. Szénszál rendszeres megerősítés a födém alsó síkjában. Acélgerendákra ragasztott szénszálas lamella növeli a gerendák teherbírását. A salakbeton megerősítése a lamellákra merőleges szénszálas szövetekkel javallott. Az így kialakított szénszálas 31
háló, fokozottan növeli a födém dinamikus hatásokkal szembeni ellenállóságát. Hátrány: a letáskásodás ellen nem véd. Költség: 800 fm szénszál, javítás, bontás, 50 egység: 7 000 000 HUF 2.6.3 A teljes födémmező gyámolítása - acélgerendás vagy trapézlemezes aláfogással - a teherhordó falakra feltámasztott acélgerendák - Költség: 50 egység, 800 m 2 :10 000 000 HUF 3 Költségbecslés A költségek az acélgerendás vagy trapézlemezes megerősítésre, a hozzá tartozó bontásokra és a gipszkarton álmennyezet kiépítésére vonatkoznak. A becslés a jelölt 50 vizes egység alatti összes mező megerősítése esetén érvényes. Az épület egészére kiterjesztett beavatkozás a költségeket jelentősen növelheti. folyamat összes 50 egység esetén statikai állapotvizsgálat, bonyolítás, helyszíni felmérések, helyszíni szemrevételezés, koordinálás bontások, feltárások, javítások műszeres mérés szükséges megerősítések összes 50 egységre, acélszerkezetű aláfogás költségek bruttó 2000 000 Ft 1000 000 Ft 3000 000 Ft 10000 000 Ft összesen: 16 000 000 Ft 4 Megjegyzések: A költségek becsült értékek, a vizsgálatok elvégzése és a megoldások kidolgozása után pontosíthatók a ráfordítások. Mivel az előzetes tájékoztatás szerint nincs jelentős káreseményről adat valószínűbb, hogy lényegesen kevesebb lesz a megerősítendő egységek száma. Jelen dokumentáció nagyrészt feltételezéseken, tapasztalati ismereteken alapul, a később elvégzendő vizsgálatok alapján a ténylegesen szükséges megerősítésekre adhatók megoldások. A megoldások elfogadása, kiértékelése után készülhetnek el a részletes kiviteli tervek. Külön megbízás esetén ezeket el tudjuk készíteni. 32
Budapest, 2013. november 11. A számítás során felhasznált szabványok: TSZ 01-2010 Műszaki Szabályzat ÉPÜLETEK MEGÉPÜLT TEHERHORDÓ SZERKEZETEINEK ERŐTANI VIZSGÁLATA MSZ 15021/1 MAGASÉPÍTÉSI SZERKEZETEK TERHEI MSZ 15021/2 MAGASÉPÍTÉSI SZERKEZETEK MEREVSÉGI KÖVETELMÉNYEI MSZ 15022/1 VASBETON SZERKEZETEK MSZ 15022/3 BETONSZERKEZETEK MSZ 15022/4 ELÕREGYÁRTOTT BETON, VASBETON ÉS FESZÍTETT BETON SZERKEZETEK MSZ 15022/7 VASBETONSZERKEZETEK SZERKESZTÉSI ELÕÍRÁSAI 33