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 2007 2007. június 2. Csíksomlyó
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 !
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:
100.000 m2
230,00 × 123,75 m (23×10,0 m / 15×8,25 m)
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. 1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
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
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
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.
Dilatációk, 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.
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 180÷80 kN/m2, ami a geosztatikus előterhelés figyelembevételével 60÷80 kN/m2 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 Ev2 70÷90 N/mm2 (MN/m2) 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.
•
•
•
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.
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.
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
A B
A B
C D E F G H I J K
C D E F G H I J K
L M N O
L M N O
P R
P R
BETONOZÁSI SZAKASZOK
• A talplemez szakaszainak betonozását folyamatos betonozással egymást követő három rétegben írtuk elő, max. 600÷800 m2 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.
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.
A kéregpanel kiválasztása során az ajánlatokat átvizsgálva, a megkívánt műszaki paramétereknek két kéregpanel felelt meg: a felülbordás feszített kéregpanel • a felülbordás feszített panelek min. 8-10 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.
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.
Főtartók és 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 gyámolító 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 mnél nem lehetett nagyobbra venni.
20 0 /1 G 6 AS:
60/85 G 60/120 AS:
,60 : -0 FS
O80
O80
80/170
20 0 /1 G 8 AS:
O80
O80 G 80/120 AS:
G 80/120 AS:
G 80/120 AS:
F S:
0 -0,1
G 80/120 AS:
O80
20 0 /1 G 8 AS:
G-PCS AS: -7,00
20 0 /1 G 8 AS:
G 80/120 AS:
G 80/120 AS:
20 0 /1 G 6 AS:
20 0 /1 G 8 AS:
O80
O80
G 60/120 AS:
G 60/120 AS:
O80
20 0 /1 G 6 AS:
80/80 G 80/120 AS:
G 80/120 AS:
G 80/120 AS:
G 80/120 AS:
G 80/120 AS:
G 80/120 AS:
G 80/120 AS:
G 80/120 AS:
G 80/120 AS:
G 80/120 AS:
G 80/120 AS:
G 80/120 AS:
G 80/120 AS:
G 80/120 AS:
G 80/120 AS:
G 80/120 AS:
80/80
B
G 80/120 AS:
50/80
20 0 /1 G 8 AS:
80/80
O80
G 80/120 AS:
G 80/120 AS:
O80 G 80/120 AS: 10
80/80
9
•
10
11
12
13
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.
•
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 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.
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.
Megállapítások •
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”.
DEBRECEN FÓRUM
KÖSZÖNÖM FIGYELMÜKET ! Dezső Zsigmond – HYDRASTAT Kft.
XI. Nemzetközi Építéstudományi Konferencia 11th International Conference of Civil Engineering and Architecture
ÉPKO 2007 2007. június 2. Csíksomlyó
