SZENNYVÍZTISZTÍTÓK MUNKAHÉZAG KIALAKÍTÁSAI HAZÁNKBAN ÉS KÜLFÖLDÖN
Keszler András, Majtényi Kolos, Szabó-Turák Dávid Bau-Haus Kft.
A vízzáró betonszerkezetek munkahézag kialakításánál gyakran elfelejtjük, hogy a megfelelő betonminőség mellé az összes betonszerkezet csatlakozását, munka és repedési hézagait is szükséges és célszerű megtervezni és megadni, amire az MSZ EN 1992-1-1 (Eurocode 2) is utal erre. A hézagok kialakításának vannak statikai és vízzárósági vonatkozásai is. A Streckform fogazott hézagképző rendszer a legmagasabb szintű nyíróátadást teszi lehetővé a fogazott kialakításának köszönhetően. A Streckform rendszer az Aquaflexactiv hézagszigetelő rendszer kedvező tulajdonságaira ráépülve mind a hézagképzési, mind a vízzárási követelményeknek maximálisan megfelel, szakmunkát nem igénylő, könnyű, de szakszerű kivitelezés mellett. KULCSSZAVAK/KEYWORDS
monolit-betonszerkezet, fogazott munkahézag, vízzárás in-situ concrete structure, indented working joint, watertightness HÉZAGOK CSOPORTOSÍTÁSA Hézagok legfontosabb csoportosítása rendeletetésük alapján történik. Megkülönböztetünk munka-, mozgási- és zsugorhézagokat. Munkahézagok A munkahézagok kialakításának szükségességét a nagy felületen kialakuló betonzsugorodás és a kivitelezési technológia, - ütemezés, zsalukészletek - figyelembe vétele indokolja. A nem megfelelően meghatározott betonozási ütem nagysága nem kívánt repedésekhez vezet, melynek statikai (nem megfelelő teherátadás) és vízzárósági következményei is lehetnek. A betonszerkezet síkváltásait (lemez-fal
csatlakozás) szintén munkahézag közbeiktatásával célszerű kivitelezni. Kivitelezési szempontból a munkahézagok kialakításai befolyásolják az építési folyamatok időbeli, térbeli szervezését, és költséghatásait is. Amennyiben a célunk kizárólag technológiai, a szerkezet vasalását nem szakítjuk meg és törekszünk az eltérő ütemben betonozott szakaszok tökéletes együttdolgozására. A szerkezetben megszakított vasalást alkalmazva u.n. szoros hézagot alakítunk ki, amennyiben a szerkezettel párhuzamos minimális elmozdulásra lehet számítani, de más irányú elmozdulást nem szeretnénk biztosítani. Mozgási hézagok Mozgási hézagok akkor alakulnak ki mikor két szerkezet együttdolgozását és együttmozgását nem tudjuk, vagy nem akarjuk biztosítani. Amennyiben nem akarjuk, hogy a két szerkezet együtt mozogjon vagy együtt dolgozzon, a kialakult mozgási hézagot tágulási hézagnak nevezzük. Ebben az esetben a vasalás végeit mindkét oldalról zárókengyellel alakítjuk ki, és a két szerkezet közé segédanyaggal akkora hézagot képezünk ki, hogy azok a későbbiek folyamán feltételezett mozgásokat figyelembe véve se érjenek össze. Ennek megfelelően ezekben az esetekben a hézag határán lévő szerkezetek egymáshoz képest minden irányban elmozdulhatnak vagy akár el is fordulhatnak. Csatlakozó hézagok előregyártott elemek összeépítésénél alakulnak ki. Ebben az esetben a szerkezetek egymáshoz képest történő elmozdulása nem cél, hanem következmény. Bizonyos elmozdulásokat megfelelő kialakítással korlátozni lehet (pl.: fogazás). Zsugorhézagok Zsugorhézagot azért alakítunk ki, hogy a szerkezetben a beton zsugorodása következtében magától is kialakuló repedéseket szabályozzuk. A munkahézaghoz hasonlóan ebben az esetben is igyekszünk a szerkezet együttdolgozását maximálisan biztosítani, a zsugorhézag geometriai kialakításával, vasalás folytonosságával. Ebben az esetben azonban a hézag két oldalán a betonozás egyidejűleg történik. MUNKAHÉZAGOK FELÜLETI KIALAKÍTÁSA
A munkahézagok felületi kialakítását az MSZ EN 1992-1-1 szabályozza. A szabvány a fugafelületek képzést a különböző időpontban betonozott felületek közötti nyírás tekintetében négy kategóriába sorolja ahol a nyíróerő átadást számítással is lehet igazolni.
νRdi=c·fctd+μ·σn+ρ·fyd·(μ·sinα+cosα) ≤ 0,5·ν·fcd νRdi: fcd: fctd: σn: fyd: ρ: ν:
fck:
(1)
felület nyírási teherbírásának tervezési értéke beton nyomószilárdság tervezési értéke beton húzószilárdság tervezési értéke normálerő által okozott feszültség (húzófeszültség esetén c·fctd=0) acél folyáshatárának tervezési értéke a keresztmetszet felületén átmenő acél ás a keresztmetszet fellületének hányadosa 0,6 (1-fck[MPa]/250) beton nyomószilárdság karakterisztikus értéke
1. táblázat. Munkahézagok csoportosítása felületi kialakításuk szerint Fugafelület
c
μ
Nagyon sima (pl.: acél, rétegelt lemezzsalu)
0,025
0,5
Sima (pl.: deszkazsalu)
0,2
0,6
Durva (pl.: streckmetall)
0,4
0,7
Fogazott (pl.: STRECKFORM)
0,5
0,9
példa
A fogazott munkahézag csaknem kétszer akkora teher átadására képes, mint egy teljesen sima felületű fuga (lásd 1. táblázat és (1) képlet).
1. ábra Fogazott fuga geometriája MSZ EN 1992-1-1:2010 alapján
2. ábra A STRECKFORM trapézprofilozott elem geometriája A STRECKFORM geometriája kielégíti a fogazott munkahézag követelményeit. A STRECKFORM elemek terpesztett hálóból készült fogazott vagy sík táblák, zsaluzatok, melyek alaplemezek, födémek és falak munkahézag képzéséhez kerülnek felhasználásra. Gyártása méretpontosan, azaz a kívánt fix magasságban, illetve táblában is történhet. A STRECKFORM hézagképző elemekhez különböző hézagszigetelő szerkezetek integrálhatóak mind gyárilag (bevonatos fugalemezek - F/AS Aquaflexactiv rendszer), mind az építési helyszínen.
3. ábra STRECKFORM elemmel kialakított munkahézag sematikus kialakítása
4. ábra STRECKFORM elemmel kialakított munkahézag helyszíni példa MUNKAHÉZAG SZIGETELÉS Amennyiben a betonszerkezettől elvárjuk, hogy statikai és térelhatárolási rendeltetésén túl vízzárási feladatokat is ellásson, a
hézagokat (munkahézag, mozgási hézag, zsugorhézag) az általános felülettel egyenértékű szigeteléssel kell ellátni. [2] A beton munkahézagait számos módon szigetelhetjük, de ezek a szigetelések négy elvi sémát követhetnek [3]:
1. 2. 3. 4.
labirintus elv szerint kitöltési elv szerint kompressziós elv szerint tapadási elv szerint
- A labirintus elv arra épül, hogy a víz útját jelentős mértékben, akár lépcsősen is meghosszabbítjuk, ezáltal az adott nyomás mellett nem juthat át a munkahézagon. A labirintus elv minden hézagtípusnál önmagában alkalmazható. - A kitöltési elv lényege hogy az elhelyezett szerkezet az összes hézagot és a környezetében megjelenő repedést és fészket tömíti, így gátolva a folyadék áthatolását. - A kompressziós elv működési elve a hézag felületére való nyomás kifejtés. Ezt a nyomást kell a víznek az áthatoláshoz legyőznie. - A tapadási elv alkalmazásával a hézag felületei közé olyan anyagot juttatunk, amely összeragasztja a két felületet. Ez a tapadó erő akadályozza meg a folyadék átjutását. Ezeket a módszereket együttesen is lehet alkalmazni. Továbbiakban a labirintus elv és a kitöltési elv működését, együttes alkalmazását mutatjuk be az AQUAFLEXACTIV rendszeren keresztül. Fugaszigetelés labirintus elv szerint A labirintus elv legismertebb alkalmazása belső hézagzárásra a lágyított PVC fugaszalagok beépítésével történik. A szalagokat a víz útjának meghosszabbításának, betonba való beágyazódásának érdekében gyárilag különböző nagyságú bordákkal látják el. Beépítésük lemez-fal kapcsolat esetén történhet hagyományos módon a betonacél szerelés megszakításával 5. ábra, vagy a betonacél szerelés folytonos megtartása mellett, víz útjának meghosszabbításával bokafal magasítás kialakításával 6. ábra.
5. ábra Hagyományos módon
6. ábra Bokafal magasítással
A egyszerű elvi sémáknak az ábrákon látható gyakorlati megvalósításai azonban magas helyszíni kivitelezési tudás és fegyelem mellett számos beépítési segédszerkezetet is megkövetelnek.
7. ábra Fugaszalag segédszerkezetei vasalás esetén [3]
beépítésének megszakított
8. ábra Fugaszalag beépítésének segédszerkezetei bokafal alkalmazása esetén [3]
Fugaszigetelés kitöltési elv szerint A kitöltési elven működő hézagszigetelési eljárások kifejlesztését nagymértékben a munkahézag csatlakozásoknál kialakuló kivitelezési hibák tették indokolttá. Sokszor alakulnak ki tervezetlen, fészkek a bedolgozási hibák következtében, vagy szétosztályozódik a beton a szerkezetek találkozásainál.
9. ábra Példák rosszul kivitelezett munkahézagokra [3] A kitöltési elv alapján működő előre elhelyezett szerkezetek csoportját, az öninjektáló szalagok és az utólagosan kiinjektált előre beépített injektáló csövek alkotják. Működési elvük a munkahézagokban kialakult repedések, fészkek kitöltésével elzárni a folyadék áthaladásának útját.
10. ábra Bautec BT 2025 bentonitos duzzadó (öninjektálódó) szalag működése szétosztályozódott munkahézagban
A labirintus elv és a kitöltési elv egyidejű alkalmazásával kétszeres biztonságú vízzárást alakíthatunk ki. Ennek legelterjedtebb formája a bevonatos fugalemezek alkalmazása. AQUAFLEXACTIV HÉZAGKÉPZŐ- ÉS SZIGETELŐ RENDSZER Az Aquaflexactiv rendszer alapja a labirintus elv alapján működő fugalemez magas minőségű nátriumbentonit bevonattal, mely nedvesség hatására öninjektáló módon kitölti a környező repedéseket. A bevonat vastagsága 2 - 3 mm, mely 20 - 30 cm vízzáró beton tömörségének felel meg (a beton 10-9 m/s és a bentonit 10-11 m/s vízáteresztési tényezője alapján). Az Aquaflexactiv rendszer elemeinek bevonata a nedvesség, víz, folyadékközeg támadása felöli oldalára kell kerüljön. Így a veszélynek kitett oldal felöl érvényesül az aktív védelem, amely mellett a horganyzott acéllemez a labirintus elv alapján passzív biztonságot is nyújt. Két oldali folyadék jelenléte esetén a nagyobb nyomás irányából helyezzük el a bevonatos felületet. Munkafuga képző rendszerként egyedülállóak, mert elfordulásnak, elbillenésnek ellenálló vízzáró sík ill. térbeli elemekként a beépítési helyszínre történő elhelyezésük rendkívül egyszerű és gyors. Az Aquaflexactiv rendszerszigetelés készre szerelt zsaluzati elemekből áll, melyek kettős biztonságú (aktív és passzív) védelemmel ellátott munkafugaképző és vízzáró elemek. A RENDSZER ELEMEI F/AS - készre szerelt vízzáró zsaluzati elem aktív bentonitos duzzadó bevonattal (lemez-lemez, fal-fal) F/AS-S - a munkahézag vízszintesből függőlegesbe váltáshoz használt elem (síkváltó elem) ACF természetes nátriumbentonit-bevonatos lábas fugalemez (alaplemez- fal) FBK alaplemez- fal munkahézag kialakításához bokafal magasító kosárral ellátott bevonatos fugalemez ACR fal-fal munkahézag vízzárásának kialakításra alkalmas bevonatos fugalemez MSA szabályozza és meghatározza a vasbetonszerkezetekben, elsősorban a falakban a szerkezeti repedés helyét és vonalvezetését ACB szorítóperemes dilatációs csatlakozó elem
11. ábra Aquaflexactiv rendszer elemei F/AS – bevonatos vízzáró zsaluzati elem (lemez-lemez, fal-fal) Az Aquaflexactiv F/AS készre szerelt vízzáró fugaképző zsaluzati elemek aktív bentonit duzzadó bevonattal készülnek. Az elemeket alaplemezek, falak és födémek munkahézagainak képzésére és szigetelésére használják.
12. ábra F/AS zsaluzati elem
A 30 cm-nél magasabb elemek nem önhordóak, ezért megtámasztásukról a betonozás előtt a helyszínen gondoskodni kell. A csatlakoztatás aktív bevonatos toldással történik, a toldást rögzítőkapcsokkal kell biztosítani.
13. ábra F/AS zsaluzati elem toldása Az F/AS elem az alaplemezek és a falak zsaluzásához egyaránt használható. Az elemek egymásba tolhatóak, méretre alakításuk a helyszínen történik. A duzzadóbevonat a folyadékközeg támadása felőli oldalra kerül. Az elem a külső és belső vasalás közé besorolható és kiköthető. F/AS-S - bevonatos síkváltó elem (lemez-fal) A síkváltó elem biztosítja a megbízható víztömörséget és egyszerű beépítést, a munkahézag vízszintesből függőlegesbe váltásánál. Az F/AS - S síkváltó elem lehet jobbos vagy balos, a képen balos elem látható.
14. ábra F/AS-S síkváltó elem
ACF - bevonatos lemez (lemez-fal) ACF lemezek – az integrált rögzítőlábak segítségével - néhány mozdulattal stabilan és nagy biztonsággal helyezhetőek el a felső vasaláson.
15. ábra ACF bevonatos munkahézagképző lemez A lemezek átfedése ütközőkengyellel történik. Sarkoknál, éltöréseknél az ACF lemez egyszerűen a kívánt szögre hajlítható. A szerelés ideje és a hibás hézagkialakítás lehetősége minimalizálódik.
16. ábra ACF bevonatos lemez toldása, sarok kialakítása, rögzítése ACB - típusú szorítóperemes dilatációs csatlakozó elem Az ACB csatlakoztató elemek falközépen futó PVC fugalemezek, PVC belső dilatációs szalagok csatlakoztatását biztosítja az ACF, FBK vagy ACR jelű munkahézag képző elemekhez. Az ACB elemek bentonit réteggel bevont szorítószerkezettel csatlakoznak a PVC anyagú dilatációs szalagokhoz.
17. ábra ACF csatlakoztatása PVC fugalemezhez ACR elemmel
FBK bokafal magasító kosár bevonatos lemezzel FBK+ kosár a dupla szigetelési biztonság elvén alapszik: a labirintus elv szerinti passzív vízzáráson felül, teljes hosszban aktív nátriumbentonit duzzadóbevonattal ellátott bokafalmagasító elem.
18. ábra FBK bokafal magasító kosár bevonatos lemezzel Az alaplemez és a bokafalmagasító elem egyidejű betonozása során a terpesztett hálókosárba kerülő beton együttdolgozik az alapbetonnal. Az alaplemezbe kerülő beton a tömörítés során felfelé, míg a bokafalelembe kerülő beton lefelé ható nyomást fejt ki. A kosár megakadályozza a beton visszafolyását. Az optimális tömörítési lehetőség következtében egy tömör, monolitikus kapcsolat jön létre az alaplemez és a bokafal között. A folytonos vízzárást az ütköző sávok aktív bentonitos bevonata biztosítja.
19. ábra FBK elem rögzítésének elvi sémája
20. ábra FBK elem toldás, FAS elem csatlakozás, sarok kialakítás MSA – repedési profil Az MSA repedési profil tervezett szerkezetépítési elem, amely szabályozza és meghatározza a vasbetonszerkezetekben, elsősorban a falakban a szerkezeti repedés helyét és vonalvezetését. A repedések ezáltal szabályozható módon keletkeznek. A profil a vasbetonszerkezetet a tervezett helyeken a kétrétegű vasszerelés között megszakítja, és felületi bordákkal, valamint mindkét oldalon elhelyezett bentonit csíkkal vízzáróvá teszi. Az MSA repedési profil szakszerű beépítés mellett (sarokléc elhelyezése az MSA profil vonalában) megfelelően gyengíti a betonszerkezet keresztmetszetét.
21. ábra MSA repedési profil Beépítésének elhagyása esetén a vízzáró beton szabályozatlanul repedhet meg, az így kialakult repedések utólagos szigetelése költségigényes.
ACR- fal-fal munkahézag vízzárásának kialakításra alkalmas bevonatos fugalemez Az ACR bevonatos fugalemez a vízzáró falak munkahézagaiba kerül beépítésre az oldalt lezáró helyszíni zsaluzattal egybeépítve. Az ACR lemez betonozott és a még betonozatlan részén is egyformán, 50-50 %-ban helyezkedik el a munkahézag képzésekor.
22. ábra ACR bevonatos fugalemez beépítési kép (fal-fal csatlakozás) A bevonatos lemez egy szerkezetben valósítja meg a labirintus, kitöltési elv alapján működő folyadék védelmet.
IRODALOMJEGYZÉK [1]
MSZ EN 1992-1-1:2010, Betonszerkezetek tervezése. Általános és az épületekre vonatkozó szabályok
[2]
Horváth Sándor et al: TALAJNEDVESSÉG ÉS TALAJVÍZ ELLENI SZIGETELÉSEK tervezési és kivitelezési irányelvei, ÉMSZ, 2010
[3]
Rainer Hohmann, FUGENABDICHTUNG bei wasserundurchlässigen Bauwerken aus Beton, Fraunhofer IRB Verlag, 2009
