Tartószerkezet-rekonstrukciós Szakmérnöki Képzés

BM Ta E rtó S sze zilá rke rdsá zet gta -re n kon i és stru Tar kci tósz erk ós Sza eze km ti T érn an öki szé Ké k pzé s

FALAZOTT SZERKEZETEK DIAGNOSZTIKÁJA ÉS REKONSTRUKCIÓJA

1. BEVEZETÉS

A századforduló idején épült budapesti falazott szerkezetű épületek 100 év körüli korúak, és sokszor jelentkezik rajtuk az elöregedés folyamata. Ez a folyamat sokoldalú, szerepet kap benne az eredetileg gyengére épített falazatminőség, a fal időközbeni meggyengülése közművezeték bevésések, kifagyások, savas pára által okozott belső korróziós károk, és sokszor az emeletráépítések okozta túlterhelés. A nagy tervezőirodák széthullása az idősebb, e témakörben tapasztalt szakértőgárda szétszóródását okozta, és így a fiatalabb szerkezettervezőnek nincs kitől tanácsot kérnie, és ezért sok esetben tanácstalanul áll a falazott szerkezetek statikai vizsgálata során. Ezért úgy gondoltuk, nem lesz érdektelen az e területen szükséges szempontok összefoglalása. 2. A FALAZOTT SZERKEZETEK SZAKÉRTŐI VIZSGÁLATA A szakértői vizsgálathoz ismernünk kell a figyelembe vehető statikai modellt, a falazott szerkezet várható törő teherbírása alsó korlátjának számítási módját, a falazat határteherbírásához alkalmazandó biztonsági tényezőt, mindezekhez a tégla és a habarcs szilárdsága meghatározásának lehetőségeit, a téglából falazott pillérek tönkremeneteli folyamatát, az esetleg szükséges megerősítési lehetőségeket, és a megerősítések erőtani viselkedését. Nem érdektelen a szakértői vizsgálat során a téglakészítés, a falazatépítés korabeli szokásainak ismerete, és a korabeli szabályozás ismerete sem, mert ezekből következtetni lehet az adott korú épületben várható esetleges anomáliákra. Mindezek alapján lehet értékelni a konkrét


vizsgált épület esetét és kiválasztani az alkalmazható lehetséges, ill. célszerű megerősítési módszert. A következőkben az MSz szabvány szerinti jelöléseket és értékeket zárójel nélkül, az EUROCODE (EC) jelöléseket pedig zárójelben adjuk meg. 3. A FALAZATI ANYAGOK VIZSGÁLATA

A falazó-habarcs szilárdságának vizsgálatára nincsenek eszközeink. Ezért a habarcs minőségét csak közelítően tudjuk meghatározni, szemrevételezéssel, morzsolással, befúrással (esetleg vékony csavarhúzó forgatott benyomásával). A kézzel könnyen morzsolható, törhető, jól fúrható, világos színű habarcs H5 (M0,5)mészhabarcs, nyomószilárdsága 0,05 kN/cm2-re becsülhető. A nehezebben törhető, alig morzsolható, színe szerint (világos szürke) cementet is tartalmazó, nehezebben fúrható, H10 (M1) javított habarcs σmin minősítési nyomószilárdságát (fk, ill. fm karakterisztikus szilárdságát) 0,1 kN /cm2 -re vehetjük.(Laboratóriumi vegyi vizsgálattal a cementtartalmat is meg lehet állapíttatni.) A kézzel egyáltalán nem morzsolható, és csak igen nehezen törhető, nagyon rosszul fúrható, igen kemény, szürke, H30 (M3) cementes habarcs nyomási szilárdságát 0,3 kN /cm2-re becsülhetjük. A habarcsvizsgálatnál a fal belsejében lévő habarcs szilárdsága a mértékadó, mert a felületen sokszor a keményebb hézagoló habarcsot észlelhetjük. A falazótégla vizsgálatát a felületi keménység alapján közelítő becsléssel, ill. szilárdságvizsgáló eszközökkel, vagy kifúrt (esetleg vésett) magminta laboratóriumi törésével végezhetjük. Megjegyezzük, hogy a zsugorodási repedésekkel teli tégla szilárdsága kisebb, mint amit a keménysége alapján meg lehet állapítani.


A közelítő becslést valamely hegyes szerszámmal ( vékony, éles csavarhúzó, hegyes kés,) végezzük. Ha az eszközt a tégla felületébe körülbelül 45o -os szögben ferdén nyomva mintegy 4 -5 mm-re benyomhatjuk, akkor a falazótégla mintegy T50 minőségre, azaz Tmin (fb)= 0,5 kN /cm2 szilárdságura becsülhető. Ha a hegyes eszközt 2-3 mm-re tudjuk a téglába benyomni, a tégla T70, azaz Tmin (fb)=0,7 kN /cm2 szilárdságú lehet. Ha az eszköz csak 1- 2 mm-re megy be a téglába, akkor az valószínűleg T100 minőségű, azaz Tmin (fb)= 1,0 kN /cm2 szilárdságú. Ha a hegyes eszközzel karcolni tudjuk csak a téglát, akkor T140-nek (Tmin (fb)=1,4 kN /cm2 szilárdság) vehetjük. A tégla helyszíni szilárdsági vizsgálatára a Christopholi féle ejtőorsót, vagy a betonvizsgáló P vagy N jelű Schmidt kalapácsot használhatjuk. A Christopholi ejtőorsó 6,75 N súlyú (0,67 kg tömegű), végén 25 mm átmérőjű acél csapágygolyót tartalmazó fémeszköz. Ezt 1,0 m hosszú madzagra kötve, 1,0 m magasságról, ívesen kell a fal oldalára, a tégla felületére ejteni. A golyó kerek nyomot üt a tégla felületébe. Ennek D (mm) átmérőjét megmérjük kb. 1/2 mm pontossággal. A tégla szilárdságát az Tmin (fb)= A / D (mm)3 képletből számíthatjuk kN /cm2 értékben. Itt A 700-800 körüli érték.

Meg kell említeni, hogy a 2,0 kN /cm2 -nél nagyobb szilárdság mérésére egy kétszer ilyen nehéz ejtőorsó volt rendszeresítve. Ma már a tégla szilárdságát a betonvizsgálathoz használt N jelű Schmidt kalapáccsal szokták becsülni. Mint ismeretes, a Schmidt kalapács esetén az Ri visszapattanási értékből becsülhető a szilárdság. A Schmidt kalapács a téglafelületre rugóerővel rálőtt kalapácstengely rugalmas viszszapattanása segítségével méri a szilárdságot. A kalapácsról leolvasható az Ri visszapattanási érték, melynek segítségével a téglaszilárdság táblázatból véve, vagy képletből meghatározható. Két típusa van, az általáno-


san elterjedt N típusú, és a ritkább P típusú. A kisebb téglaszilárdságokat a P típusú megbízhatóbban méri. A téglaszerkezetekre az ÉTI 1972 - ben adott ki Gábory Pál munkájaként egy értékelő táblázatot. Ez a táblázat forog ma közkézen, és ennek az értékeit adja meg az MI 15011 Műszaki Irányelv is (1.Táblázat). Ezek a Tmin (fb) értékek vízszintes ütésirány esetében jól megközelíthetők a következő összefüggéssel, ahol Ri a kalapács által kijelzett átlagos visszapattanási érték

f  R 2 / 90 b i

Schmidt kalapács Ri visszapattanási értékhez tartozó 1. Táblázat Tmin (fb) téglaszilárdság (kN/cm2) 20 30 40 50 60 70 Ri N kalapács 0,47 1,05 1,72 2,60 --P kalapács

0,33 1,51 2,50

Itt Tmin (fb) a tégla szilárdsága,  pedig az 1,0 méter magasságról (függőleges falra 1,0 m-es zsinór segítségével ingaként) ejtett ejtőorsó 25 mm-es golyója téglán ejtett benyomódásának az átmérője mm - ben. A Budapest,Szent György tér 1-3 alatti Sándor Palota helyreállítási munkái során a boltozatszerkezetek vizsgálatához szükség volt az 1800 1810 - es, és az 1950 - 1960 - as években készült téglák szilárdságának ismeretére. A téglákból a kivitelező, a Középületépítő Rt. 42 darabot küldött vizsgálatra a BME Építőanyagok és Mérnökgeológia Tanszékre, a téglák töréses vizsgálata, és Schmidt kalapácsos értékelése céljából. A beküldött téglaanyagból a v vastagság figyelembevételével négy csoportot lehetett összeállítani, melyek a következők: 1. régi, nagyméretű téglák, 2. régi, nagyméretű téglák, 3. régi, nagyméretű téglák,

v = 55-55 mm. v = 56-60 mm. v =  60 mm.

4. 1952-ben gyártott kisméretű téglák,

v  65 mm.


A vizsgálathoz minden egyes téglát kettévágtunk, majd a fél téglákat össze-habarcsoltuk, és lesimítottuk a nyomott felületeket. (A régi tégláknál még ez volt a vizsgálati módszer.) A nyomási szilárdság vizsgálatát megelőzően minden elemen Schmidt kala-páccsal visszapattanás értékeket mértek N típusú Schmidt kalapáccsal, mind a téglák eredeti, mind pedig a vágott felületein. E vizsgálat során az elemeket a nyomógéppel fixen rögzítették. Ezt követően került sor a téglák töréses nyomószilárdsági vizsgálatára. Így a kétféle vizsgálat eredményét összehasonlítva, lehetőség nyílt a szokásos kiértékelő összefüggés ellenőrzésére. A vizsgálatok kiértékelése során megállapítottuk, hogy nincs jellegzetes össze-függés a téglák testsűrűsége, és a nyomási szilárdság között. Érdekes összehasonlítás adódott az eredeti felületen, és a vágott felületen mért Schmidt kalapácsos visszapattanási értékek között. A régi, 190 éves téglákon nem jelentkezett számottevő átlagos különbség a két felület vizsgálata során. Az 1952-ben gyártott téglák azonban az azonos szilárdsági értékhez értékelve Ri = 2 - 4 értékkel kisebb visszapattanási értéket mutattak a téglák vágott, azaz belső felületein, mint az eredeti külső felületen. Ebből arra lehet következtetni, hogy a 2.világháború után a téglagyártás technológiája változott, és hogy az ezekből az időkből származó téglák esetében a külső, eredeti felületen mért szilárdsági értéket bizonyos óvatossággal kell kezelni. Különbség mutatkozott a régi, nagyméretű téglák, és az újabb, kisméretű téglák Schmidt kalapácsos mérései között is, amennyiben a régi, nagyméretű tégláknak az eredeti felületen mért Ri visszapattanási értékhez tartozó törési nyomási szilárdsági érték mintegy 5 N/mm2 (0,5kN/cm2)értékkel volt magasabb, mint az újabb, kisméretű tégláké. Úgy gondoltuk, hogy ez a körülmény is a háború utáni "nagyvonalúbb" technológia következménye.


Érdekes összehasonlítás adódott, ha a törési vizsgálatokkal megállapított nyomási szilárdsághoz tartozó korábbi és mostani Ri visszapattanási értékeket összehasonlítottuk. Úgy találtuk, hogy az MI 15011 szerinti ÉTI értékek túlértékelik a téglaszilárdságot. Az elvégzett (és úgy gondoljuk) megbízható kísérlet szerint az 1972-es ÉTI kiértékelő görbe és táblázat nem megbízható. [ K-17 ]. Jól tudjuk, hogy egy 40 db-os vizsgálat nem elegendő a megbízható értékelés kialakítására. Miután azonban úgy látszik, hogy a jelenleg szokásos, az TSZ 01-2013-ban megengedett vizsgáló értékelés téved a biztonság kárára, szükséges egy új ideiglenes kiértékelési összefüggés. A javasolt új összefüggés N kalapácsra vízszintes ütés esetén:

f  R 2 / 110 b i

N/mm2. A Schmidt kalapácsos értékelésnél fel kell hívnunk a figyelmet egy eddig nem nagyon értékelt körülményre. Nem mindegy, hogy a vizsgált fal vagy szerkezet egyes méretei mekkorák, és hogy a kalapácsütés berezgeti e, vagy sem Írjuk fel a kalapácsütés energia egyenletét: Ekü = Evp + Efr + Eképl. Itt Ekü a kalapácsütés energiája, Evp a visszapattanási energia, Efr a

fal rezgésére fordított energia, és Eképl. a kalapácsnyom kialakulásához szükséges képlékeny alakváltozási energia. Miután a visszapattanási Ri érték az Evp - vel van összefüggésben, az előző egyenletet rendezzük át: Evp = Ekü - Efr - Eképl.

Az egyenlet azt mutatja, hogy végül is a Schmidt kalapács nem rugalmasságot mér, hanem a képlékeny (törési) alakváltozáshoz szükséges energiát. Mind a Christopholi ejtőorsóval, mind a Schmidt kalapáccsal egy adott helyi vizsgálatnál lehetőleg 10 db ütés kell (lehetőleg különböző

téglákra), és az ütések Ri,átl átlaga a mértékadó. (A 35 %-nál nagyobb el-


térésű Ri értékeket ki kell küszöbölni.) A becslés alapján egyforma minőségűnek vélt téglákról legalább n = hat helyen kell vizsgálatot végezni. Az fb karakterisztikus szilárdság és az s szórás az (1) és (2) képletből a szokásos módon számítható. f b , átlag

 

n

i 1

n

f b ,i

 f n

,

s

i 1

b , átlag

 f b ,i

n 1



2

.

(1), (2).

Az fb minősítési szilárdsági értéket pedig a fb =fb,átlag - 2s képlet adja. (3). (A minősítési érték képletében nagyobb pontosság igényénél a 2 szám helyett a betonvizsgálatnál a Student eloszlás alapján szokásos k  t érték használható.) Ha n  14, akkor a minősítési érték a legkisebb értékkel is figyelembe vehető. A falazat törőszilárdsága a Statikusok Könyve, című könyvben leírtak alapján lyukas téglákból falazott falazatra (tömör tégla esetén Alyuk=0) a következő összefüggésből számítható az EC jelölések figyelembevételével:   1 1 1 f k  0,9  f b  fm  20 v v 2f m  1 1 b 1 m  vb 10vm fb

    1  Alyuk / 2 Ateljes  .  

(4)

A (4) összefüggésben: fb a tégla szilárdsága, fm a habarcs szilárdsága, vm a habarcs rétegek átlagos vastagsága (cm), és vb a téglamagasság (cm), és 0,9 a hasábszilárdság és a kockaszilárdság közötti átszámítási tényező. (Átlagos szilárdságoknál az átlagos, minősítési (karakterisztikus) szilárdságok esetében a minősítési (karakterisztikus) falazati szilárdságot kapjuk.).Ebből az összefüggésből határozták meg az MSZ 15023, Falazott szerkezetek szabvány tervezési táblázatait. Tervezés esetére az előirt biztonsági tényező k = 1,6. Ha megbízhatóbban állapítják meg a téglaszilárdságot (pl. több roncsolás mentes vizsgálattal, vagy kifúrt magminták törési vizsgálattal), akkor a k biztonsági tényező 1,6 helyett 1,4 - re vehető, vagy az 1,6 - al számított határfeszültség 1,15 növelő szorzóval szorozható 


TSZ 01-2013. Figyelni kell arra, hogy a régi vastagabb falak belsejében sokszor gyengébb falminőséget, esetleg habarccsal leöntött téglatörmeléket találhatunk, és ezért kényes esetben célszerű a vastagabb falakat egy két helyen átfúrással, esetleg bevéséssel megvizsgálni.

1/a ábra. A faltest szokásos törési repedésképe

1/b. ábra. Egy tényleges faltest törési képe

4. A FALAZOTT PILLÉREK TÖNKREMENETELE


A falazat a függőleges nyomás hatására függőleges irányban összenyomódik, és keresztirányban tágul. A tömör téglából falazott faltesteknél és pilléreknél a törőteher mintegy 3/4 -ed részénél függőleges repedések jelennek meg a pilléren. E repedések az átkötő téglák törésének a következményei, melynek okai többek között: -a téglák egyenetlen felülete miatti egyenetlen felfekvés a habarcsrétegen, -a habarcshézagok nem teljes kitöltése miatti egyenetlen téglafelfekvés, -a faltest kihajlási jelensége miatti nyíróerő fellépte, -a tégláknál puhább habarcs jobban tágul keresztirányban, mint a keményebb tégla,és ezzel húzást ébreszt az átkötő téglákban, -a puha és kemény téglák véletlenszerű elhelyezkedése a pillértestben belső egyenetlen feszültségeloszlást, és ezzel belső nyíróerőket okoz. -a külső hőmérséklet (téli - nyári) változása miatti változó hőátmenet váltakozó nyomatékot, és ezzel együtt járó belső nyíróerőt okoz a pillérben, -a forgalom dinamikus hatása a kezdeti mikrorepedéseket tágítja, és ezzel elősegíti a hosszabb függőleges repedések kialakulását a pillérben. Magától értetődő, hogy a lyukas ill. üreges téglákból falazott falak, a kötéshiányos (pl. a csak ritka keresztkötésű Sztahanov) falazással falazott falak, az üres állóhézagú falak, és az úgynevezett törmelék-kitöltéses falak a leírtaknál kedvezőtlenebbül viselkednek., A leírt jelenségeknek az a következménye, hogy a fal szilárdsága a tégla és a habarcs szilárdsága közé esik, a szokásos falazatminőségek esetében a tégla szilárdságának negyede körül ingadozik. A habarcsminőségnek a hatása a falazat törőszilárdságára kisebb, mint a téglaszilárdságé. A fenti jelenségek nem egyidőben lépnek fel. A kezdeti túlterhelés még látható jel nélküli belső repedései a többi hatás következtében idővel folyamatosan tágulnak, és hosszuk is növekszik, mert az okok mind a függőleges repedések kialakulása irányában hatnak. Végül a kezdeti kisebb repedések összeérnek, a kezdeti 1 -2 mm repedéstágasság 10 -20 mm-re növekszik, és a pillér keskenyebb oszlopokra válik szét (lásd az 1. ábrát). Ezek karcsúsága nagyobb az eredeti pillérénél, és így teherbírásuk is ki-


sebb. Ez már az előrehaladott törési állapot, melynél a pillér teherbírása az eredeti pillérteherbírás mintegy háromnegyedére esik vissza (a teherbírás leszálló ágába került a pillér), majd a pillér különösebb előjel nélkül szétesik. Az erősítés lehetőségének vizsgálatánál e folyamatot feltétlenül ismerni kell. 5. A MEGERŐSÍTÉSI LEHETŐSÉGEK ÉS SZEMPONTJAIK Függőleges falazott szerkezetet általában akkor kell erősíteni, ha teherbírása a követelményeknek nem felel meg, és ha a tűrhető állapot feltételeit sem elégíti ki. Ez általában állagromlás, méretcsökkenés, ill. többletteher esetén fordul elő. Az TSZ 01-2013 szerint akkor tűrhető állapotú a nem megfelelő szerkezet, ha: -szemrevételezéssel csak kisebb, a szerkezet további működését nem veszélyeztető károsodások észlelhetők, -az erőtani számítás szerint a szerkezet a teherbírási határállapotban legalább a terhek alapértékű kombinációjára megfelel, függetlenül attól, hogy kielégíti e a merevségi és a repedés-tágassági követelményeket, -a szokványosnál gyorsabb állagromlás veszélyével nem kell számolni. A tűrhető állapotú szerkezetre korlátozást ( pl. rendszeres, vagy időszakos ellenőrzés) kell előírni. Az a szerkezet, mely a tűrhető állapotnak sem felel meg, veszélyes állapotú. Életveszélyes az a veszélyes szerkezet, melynek romhatár körzetében emberek rendeltetésszerűen tartózkodhatnak. A veszélyes állapotról a megbízót, a tulajdonost, az üzemeltetőt haladék nélkül tájékoztatni kell. Életveszélyes helyzetet az illetékes hatóságnak is be kell írásban jelenteni. A fentiekből következik, hogy a falazott szerkezetek erősítésére akkor kerül sor, ha az elvégzett vizsgálatok tönkremenetelre, vagy anyaguk olyan gyengülésére utalnak, amely tovább nem tűrhető. Szükség lehet az


erősítésre akkor is, ha az épületen tervezett módosítások a függőleges szerkezetek terheit, ill. a teherbírást számottevően befolyásolják. Ilyen eset lehet pl. az emeletráépítés, árkádosítás, üzletportál csere, stb. A megerősítés tervezésekor különös gonddal kell eljárni. Figyelembe kell venni a helyi körülményeket, az erősítendő pillér állapotát, méreteit, az erősítő szerkezet beépítési lehetőségeit, és a meglévő szerkezet kihasználtsági fokát. Figyelembe kell venni ezeken kívül azt is, hogy a pillérre jutó többlettehernek általában csak egy része hárul a megerősítő szerkezetre, más része a meglévő szerkezetet terheli, és a régi szerkezet már előbb tönkremehet, minthogy az erősítő szerkezet teljes értékkel dolgozna. Ezt a 2. ábra mutatja be. (Ettől el lehet tekinteni, ha az épületet az erősítő szerkezet beépítésének idejére sajtókkal megemelik, és a terhet az új szerkezet beépítése után eresztik vissza a megerősített szerkezetre, mint ahogy ez a Rákóczi úti árkádosításoknál történt.) A függőleges szerkezeteket többféleképpen lehet megerősíteni. A tehermentesítésen kívül az erősítések közül a gyakorlatban bevált módszerek a következők: - Vasbeton köpeny, melyen belül két szélső eset fordulhat elő; a teher a köpenyt közvetlenül tudja terhelni, vagy a teher a köpenyt nem terheli, és igy a köpeny csak a vízszintes deformációt gátolja. A köpeny betonozással vagy betonlöveléssel (Torkret) készülhet (3. ábra): -- cementrabic köpeny, a függőleges összenyomódás gátlására, -- idomacél köpeny, a vasbetonköpenyhez hasonló működési feltételekkel, --bevésett, vagy melléhelyezett, közvetlenül terhelt, támaszkodó vasbeton vagy acél pillér, -- a repedések kiinjektálása, -- a pillér vagy a fal cseréje. A következőkben ezek részleteivel foglalkozunk.

BM Ta E rtó S sze zilá rke rdsá zet gta -re n kon i és stru Tar kci tósz erk ós Sza eze km ti T érn an öki szé Ké k pzé s 2. ábra. A különböző anyagú erősítések és az erősítendő falazott pillér együttdolgozása

6.

A FALSZERKEZET MEGERŐSÍTÉSÉNEK GYAKORLATI SZABÁLYAI

- Pillérköpenyezések esetén a rossz állapotú, vagy nem kellően teherbíró tégla pillért valamely alkalmas szerkezettel körül kell venni. Ez a szerkezet a függőleges terhek egy részét viselni képes, és a pillér eredeti anyagának vízszintes, oldalirányú tágulását gátolja. Így térbeli feszültségállapot jöhet létre, a pillér eredeti teherbírása növekszik. A köpenyezés a gyakorlatban lényegében két módon valósítható meg. Egyik esetben a pillért vasbetonköpeny veszi körül, másik esetben a pillért acél szerkezetű abroncsolás fogja össze. Mindkét esetben lényeges követelmény, hogy a köpeny pillértengelyre merőleges alakváltozás kicsi legyen, mert az ab-


roncsolás csak így tudja gátolni a pillérkeresztmetszet keresztirányú nyúlását. Így pl. a körpillér abroncsolása a legjobb hatásfokú, rosszabb a négyzet-keresztmetszetűé, és még rosszabb a téglalap keresztmetszetű pilléré. Esetleg a pilléren átfúrt átkötő vasakkal, csavarokkal lehet a köpeny keresztirányú alakváltozásait csökkenteni. A pillérköpenyezés akkor a leghatásosabb, ha a köpenyre a pillért terhelő felső szerkezet közvetlenül rátámaszkodhat, mert ilyenkor a köpeny a régi pillért a tehertől mentesítheti. Az acélszerkezetű köpeny legcélszerűbben úgy alakítható ki, hogy a pillér sarkaira helyezett függőleges szögvasakat vízszintes hevederek, abroncsolás fogja össze. A vízszintes hevederek közötti távolság nem lehet nagyobb, mint a pillér kisebbik oldalméretének a fele. A hevedereket alkalmas módon (ékelés, csavaros feszítés, melegítés következtében fellépő megnyúlás utáni lehűlés) meg kell feszíteni. Az összefeszítés csak akkor lehet hatásos, ha a pillértest tömör. Ezért függőlegesen megrepedezett pillértest köpenyezéses, abroncsolásos megerősítése csak akkor hatásos, ha a repedéseket (legalább nagy részüket) a pillérabroncsozás előtt vagy utána kiinjektálják. Az abroncsozás előtti injektálással vigyázni kell, nehogy az injektálási nyomás a pillértestet szétrobbantsa. Bevésett pillér úgy készül, hogy a meglévő falazott pillérbe függőleges hornyot vésnek, és ebbe új vasbeton pillért betonoznak, vagy előre elkészített acélpillért helyeznek el. A bevésett pillérek tervezésekor gondosan meg kell oldani a teher rávezetését, és a pillér letámaszkodását. Ez akkor oldható meg jól, ha a bevésett pillér alatt és felett vasbetonkoszorú, vagy acélgerenda van, melyhez az erősítő pillér korrektül csatlakozhat. Figyelemmel kell lenni a régi pillérnek a vésés miatti keresztmetszet csökkenés, és a vésési roncsolódás miatti gyengülésére. Emiatt bevésett pillér megnyugtatóan csak akkor alkalmazható, ha az erősítendő pillér nyújtott téglalap keresztmetszetű.


3. ábra. Falazat, ill. pillér erősítési módok


- Kiegészítő pillérek vasbetonból, acélból ill. falazott szerkezetből készíthetők, és akkor alkalmazhatók, ha az erősítendő pillér mellett elegendő hely van. Az erősítő pillért önálló pillérként kell elbírálni, vasbetonpillér esetén legalább C20 betont, téglapillér esetén pedig lehetőleg T140 téglát, és H50 habarcsot célszerű alkalmazni a kisebb összenyomódás érdekében. Az erőbevezetésnél a bevésett pillérre mondottakat kell figyelembe venni. Injektálás a falazott pillér állagának helyreállítására a pillérbe sajtolt szilárdító anyag (általában epoxi műgyanta). Bár a kísérletek azt mutatták, hogy egyes esetekben a repedt és kiinjektált pillér teherbírása 10 - 20 %-al nagyobb is lehet az eredeti teherbírásnál, de a bizonytalanság miatt a pillérek az eredeti tehernél nagyobb terhet nem kaphatnak. Az epoxi injektálás költséges, ezért önállóan csak akkor szokták alkalmazni, ha a pillér eredeti anyagának és alakjának megtartása kívánatos (pl. műemlékek). Fontos szerepe lehet viszont a köpenyezett pillér anyagának helyreállításában. Nagyobb repedések injektálására előnyösen alkalmazható az epoxi-nál sokkal olcsóbb cement-műanyag keverékű PADLOPON önterülő aljzat anyag. A lövellt betonos eljárás betonja jelentős szilárdságú és jól tapad, és így akkor célszerű alkalmazni, ha vékony és nagyszilárdságú kéreg felhordása szükséges. A kéreg húzószilárdsága acélszál adalék alkalmazásával javítható. Vasalás nélküli lövellt betonkéregnek csak keresztmetszetnövelő hatás tulajdonítható Pillércsere akkor jöhet szóba, ha veszélyes falazott szerkezet műszaki szempontokból nem erősíthető, vagy az erősítés nem gazdaságos. A megerősítés vagy csere eldöntésében elsősorban a műszaki és teherbírási követelmények, másodsorban a gazdaságossági szempontok, harmadsorban a kivitelezési technológiai szempontok az irányadók. Részleteiben azt kell mérlegelni, hogy erősítéssel a függőleges szerkezet teherbírása csak korlátozottan, cserével gyakorlatilag korlátlanul növelhető; a csere a felette lévő épületszerkezetben deformációt és így repedéseket válthat ki, míg


a megerősítés legtöbbször nem. Csere esetében a cserélendő szerkezetre jutó teljes terhet ideiglenes szerkezetre kell hárítani, míg erősítésnél legfeljebb biztonsági dúcolás szükséges. Ezek miatt a csere általában költségesebb, mint a megerősítés, különösen akkor, ha a megerősítés hasznos helyiségek igénybevétele nélkül lehetséges. Fontos szempont, hogy csak olyan megerősítést szabad alkalmazni, amely a kivitelező műszaki felkészültségével szakszerűen és megnyugtatóan elvégezhető 7. A MEGERŐSÍTETT SZERKEZET TEHERBÍRÁSA

A megerősítések statikai számítása a mai elveknek megfelelő értelmezéssel a következők szerint történhet: Jelölések:  a pillér karcsúsági csökkentő tényezője, amely a végleges méretű pillér adataival a falazott szerkezetekre vonatkozó szabályok szerint számítható; fH (fd)a téglafalazat határ(tervezési)feszültsége, (mely sérült vagy repedezett falazat esetén 0,7 -0,8 -as csökkentő szorzóval vehető számításba); sH (fyd) az acél határ(tervezési) feszültsége, bH (fcd) a beton határ(tervezési) feszültsége; Af a téglapillér keresztmetszeti területe; Ac a köpeny vagy erősítő pillér betonterülete; As a hosszirányú acélbetétek keresztmetszete; Ak a kengyelezés ill. az abroncsolás egy elemének keresztmetszeti területe: s az abroncsok ill. a kengyelek egymástól való távolsága; b a pillér kisebbik oldalmérete  a hosszirányú erősítés hatásosságát kifejező csökkentő tényező a téglapillér kihasználtságának függvényében. Ugyanis ha az erősen terhelt téglapillért megerősítjük, és még tovább terheljük, a pillér törése már előbb bekövetkezhet, mint hogy az erősítés teljes értékkel dolgozna. Az  tényező értéke jó közelítéssel a beton zsugorodását figyelem bevéve az MI 15011 szerint az (6) képletből számítható (4. ábra), ahol 0 a megerősítést megelőzően a téglapillérben számítható feszültség, továbbá K a pillér oldalméreteinek arányától függő


tényező. A régi falazat és az új erősítés együttdolgozása miatti csökkentő tényező:   1   0 1,7 f , H  1   0 1,7 f d . (6) A hosszvasalás hatékonyságát kifejező tényező; ma, az erősítő beton hatékonysági tényező pedig mb.. Értékeiket MI 15011 alapján a 2. táblázat tartalmazza. Ezekután az erősített pillér teherbírását kell meghatároznunk. A központosan nyomott, erősített pillér határereje a P5 cikk összefüggéseit a jelenlegi előírásokkal konform alakra hozva a (7) összefüggés szerint számítható, mely szerint az erősített pillér határteherbírása:. 







    m  A  N    A   K    m  A     H f  f,H f,H  a s s, H   b b b, H

(7)

Ill. az EC szerinti jeöléssel: ( N Rd   A f  f d  K   f d    mb  Ac  f cd  ma  As  f yd )

Ebben az összefüggésben K a pillér oldalméreteinek arányától függő tényező. Ha a hosszabb és rövidebb a/b oldalának aránya 2-nél kisebb, K =1, ha pedig a/b kettőnél nagyobb, K = 2b/a ( 4.ábra ). A hosszvasalás hatékonyságát kifejező tényező; ma, az erősítő beton hatékonysági tényező pedig mb.. Értékeiket az Sz13 alapján a 2. táblázat tartalmazza.

Erősítő szerkezet hosszerősítési  hatékonysági tényezői 2. Táblázat A teher az erősítő szerkezetet A teher az erősítő szerkezetet közvetlenül terheli közvetlenül nem terheli Csak az erősítő A teljes szerkezet Gyenge tapadás Erős tapadás esetén szerkezet dolgozik dolgozik esetén 0,70 0,20 0,40 m1,00 m1,00

0,90

0,50

0,80


A pillér teherbírása a falazat teherbírásából, az abroncsolás adta szilárdság növekedésből, és az erősítő szerkezetnek az együttdolgozás adta csökkentett teherbírásából tevődik össze. A képletben szereplő jelölések az előzőekben leírtaknak felelnek meg. A fH (fd) akkor vehető figyelembe, ha a pillér nem repedt, vagy ha a repedéseket jól kiinjektálják. A fH (fd) a csavartkengyeles vasbetonoszlophoz hasonló falhatár-feszültség növekmény, mely a gátolt alakváltozásból származik, és értéke nem lehet fH (fd)-nál nagyobb, mert az abroncsolás legfeljebb kétszeresre képes növelni a teherbírást. fH (fd) értéke a (8) jelű összefüggéséből számítható. [ P-5] [ K-1]. Az abroncsolás adta határfeszültség növekmény:  f , H 

3 A   k

s, H

100  b  s

, (  fd 

3  Ak  f yd 100  b  s

)

(8)

A képletben szereplő 3 szám kisebb, mint a csavartkengyeles oszlopnál az 5-ös érték. Ennek oka egyrészt az hogy a falazatszilárdság kisebb a betonénál, más-részt pedig az, hogy a csavartkengyeles oszlop abroncsolásának hatása a köralakú keresztmetszet miatt kedvezőbb, mint a falazott szerkezet szögletes keresztmetszete miatti sarkos abroncsolás. A köpeny a falazott pillér keresztirányú tágulásából vízszintes nyomást is kap, melynek értékét a 4. ábrán látható számítás mutatja be, mely szerint . p =   tg tg( 90o- - ) (9) Ha eredetileg a o kezdeti feszültség terheli a pillért, és a pillér a re-

pedés ellenére állékony, akkor oldalnyomás csak a 1 feszültségnövekményből ébredhet. Így a p oldalnyomás, amire a köpeny falát vízszintes hajlításra méretezni kell: p = 0,17 1 = 0,17 ( max - o ).

( 10 )

BM Ta E rtó S sze zilá rke rdsá zet gta -re n kon i és stru Tar kci tósz erk ós Sza eze km ti T érn an öki szé Ké k pzé s 4. ábra. A köpenyfalra ható oldalnyomás a pillért ferdén átszelő repedés esetén.

Ha a köpeny fala fel tudja venni ezt az oldalnyomást, akkor a köpeny képes kifejteni a teljes oldalmegtámasztó hatást. Ha viszont nem tudja felvenni, mert nincs kellő hajlítási merevsége (pl. cementrabic köpeny, vagy hajlékony acélköpeny), akkor a köpenyben a húzóerő fellép, de a hajlítási merevség hiánya miatt a köpeny az oldallap közepén nem fejt ki oldalmegtámasztó hatást, csak a sarokrészek lesznek megtámasztva ( 3 ábra). Igy az oldallapközépi részek kiesnek az erősített zónából. Ez azt jelenti, hogy a  értékét csak 0,5 szorzóval csökkentve lehet figyelembe venni a hajlítási merevség nélküli köpeny esetében. Fentiekből következik, hogy a köpenyt húzásra és hajlításra kell méretezni.

8. BOLTOZAT DIAGNOSZTIKA ÉS REKONSTRUKCIÓ


8.1. Általános szerkezetismertetés A boltozatok a legrégebbi épületszerkezeteink közé tartoznak. Jelentőségük mintegy 100 – 150 éve háttérbe szorult, a jóval könnyebb és gazdaságosabb síkfödémek elterjedésével. A boltozatok alakját különböző íves (kör. ciklois, kosárív, stb.) felületekből származtatjuk (5. ábra.). Anyaguk szerint a boltozatok általában kőből vagy téglából falazva készültek. A dongaboltozatok egyenes alkotóik mentén, a keresztboltozatok és a süvegboltozatok a sarkokon támaszkodnak a gyámfalakra, ill. gyámpillérekre. boltozat oldalnyomását a gyámfal, vagy vonóvas veszi fel.

Hengerfelületből képezett boltozatok


Két irányban görbül felületből alakított boltozatok

5. ábra. Különböző kialakítású boltozatok. Lakóépületeknél a leggyakrabban a boltívekkel erősített, tégla dongaboltozatok terjedtek el. Ezek jellegzetes metszetét, ill. axonometrikus képét a 6.ábra mutatja. Szokásos méretei (méterben) a következők: Záradéki vastagság Vállvastagság Falköz < 3,0 0,15 0,15 3,0 – 7,5 0,15 0,30 >7,5 0,15 0,45 A 2,0-2,5 tengelytávolságú erősítő ívek vastagsága a záradékban 0,30, a vállnál 0,3-0,45

BM Ta E rtó S sze zilá rke rdsá zet gta -re n kon i és stru Tar kci tósz erk ós Sza eze km ti T érn an öki szé Ké k pzé s 6. ábra. Dongaboltozat metszete és axonometrikus képe.

8.2. Boltozatok károsodásai A boltozatok károsodás a következő okokra vezethető vissza: -- gyámfal elmozdulás, --túlterhelés, --szilárdságcsökkenés, --szakszerűtlen vésések.

8.2.1. Gyámfalelmozdulás. A gyámfalelmozdulás magán a boltozaton, a gyámfalon, vagy a boltozat feletti szerkezeteken okoz repedéskárt. A megjelenő repedések jellegzetesen mutatják a gyámfalelmozdulást (7. ábra). Kedvezőtlen esetben a gyámfal kidűlhet, mely a boltozat hirtelen leomlását okozhatja. E miatt a boltozatok esetén a gyámfalelmozdulás a legveszélyesebb károsodás. A gyámfalelmozdulás oka lehet: --térszíni deformációból kialakuló vízszintes és függőleges (pl. alapozási) mozgás, --a gyámfalak leterhelésének csökkenése (pl. emelet lebontás, templom tető leégés), --vonóvasak kilazulása, elszakadása, tűzkár miatti megnyúlása.


7. ábra. A repedés és a gyámfalelmozdulás összefüggései.

8.2.2. Túlterhelés Igen ritkán előforduló kárforma. A gyámfal kidőlését, igen lapos boltozatoknál a boltozat átpattanását, féloldalasan terhelt dongaboltozatnál a boltozat beszakadását okozhatja. 8.2.3. Szilárdságcsökkenés Különösen szabadban lévő boltozatoknál előforduló kárforma, ahol az időjárási viszontagságok, víz és fagy hatása, épületen belüli boltozatoknál pedig a kőanyag idővel csökkenő szilárdsága okozhat teherbírást csökkentő szilárdságcsökkenést. 8.2.4. Szakszerűtlen vésések Ezek a sérülése általában a pincékben fordulnak elő, mert az utólagos korszerűsítések, felújítások gépészeti fővezetékei megépítésénél gyakorta megvésték szakszerűtlenül a boltozatokat.


8.3. Boltozat diagnosztika és rekonstrukció A boltozatok statikai diagnosztikai vizsgálatát a helyszínen felvett (lehetőleg minél pontosabb) geometria alapján célszerű végezni, mert a boltozatnál az anyagszilárdságon kívül a boltozatalak is jelentősen befolyásolja a teherbírást. Közelítő vizsgálat a támaszvonal eljárással (esetleg szerkesztéssel), pontosabb vizsgálat az ívelmélet vagy a héjelmélet alapján végezhető. A keresztmetszeteket húzószilárdság nélküli keresztmetszetként kell vizsgálni. Általános követelmény hogy a húzószilárdság nélküli keresztmetszetnél az eredőerő külpontossága ne haladja meg a keresztmetszeti méret negyedét. Figyelemmel kell lenni a stabilitási (kihajlási) problémákra is. A boltozatellenőrzésnél igen fontos a gyámfalak állékonyságának a vizsgálata. A minősítés az általános irányelveknek megfelelően történik. A boltozatok javítási, erősítési megoldásai a hibák, ill. a károk jellegéhez, a boltozat anyagához és állapotához, és a kivitelezési lehetőségekhez igazodnak. Szokásos karbantartási javítás a boltozat újrahézagolása, illetve a súlyosabban károsodott szakaszok újrafalazása. A boltozat teherbírása növelhető a felső felületére felhordott, együttdolgoztatott betonréteggel, a boltozat alsó felületére felhordott, a boltozattal együttdolgoztatott vasalt lőttbeton réteggel, vagy alsó, ill. felső bordázat beépítésével. E megoldásoknál figyelemmel kell lenni arra, hogy a boltozat terhe növekszik, és ez oldalnyomás növekedést is okoz. A gyámfalak elmozdulás csökkenthető támpillérek beépítésével, vagy a boltvállak magasságába elhelyezett utólagos acél vonórudak segítségével. Ha a vonórúd a belső teret zavarja, akkor a föléhelyezett vonórúd alkalmazása jöhet szóba. Föléhelyezett vonórúd esetén a gyámfalnak hajlítás-merevnek kell lennie. Ez sokszor úgy oldható meg, hogy külön függőleges hajlított szerkezeteket kell alkalmazni a vállnyomásnak a vonórúdra való átvitele céljából.

9. A FALAZATI ANYAGSZILÁRDSÁG A SZÁZADFORDULÓN


A Magyar Királyi Műegyetem Kísérleti Állomása vizsgálta a magyarországi téglák szilárdságát 1900 és 1902 évek között. Eredményeiket a "Közlemények" V. kötetében tették közzé. A budapesti téglagyárak: Drashe, Kőbányai, Újlaki, Lechner, Seyfert, Örley. Ezek gyártmányaiból a legkisebb és legnagyobb törőszilárdsági értékeket kiválasztottuk, és azokat a 3. táblázatban mutatjuk be. kp/cm2 Száraz tégla Vizes tégla Legkisebb 81,0 75,0 Legnagyobb 560,0 470,0

3. Táblázat Budapesti téglaszilárdságok 1900 - ban

Látható a táblázatból, hogy bár igen jó téglák is voltak, de előfordultak gyengébb minőségűek is. E gyengébb minőséggel gyakorta találkoztunk a budapesti épületek vizsgálata során. Az is látható a táblázatból, hogy a nedvesség hatására a tégla szilárdsága 10 - 20 %-ot csökken. Megjegyzendő, hogy a Budapest környéki téglagyárak általában gyengébb minőségű téglát készítettek, ezek között előfordult igen kis, 40 kp/cm2 (0,4 kN/cm2) szilárdságú tégla is. Indokolt tehát az óvatosság és odafigyelés a téglavizsgálatnál. Igen gyakran alkalmaztak köveket is a falazatokban, teljes kőfalként építve, vagy vegyes (kő - tégla) falként építve. (A vegyes fal esetében a gyengébb falszilárdságot adó a mértékadó a teherbírás vizsgálat során.) A magyarországi kövek szilárdságát a Magyar Királyi Műegyetem Kísérleti Állomása vizsgálta a 1900 és 1902 évek között. Eredményeiket a "Közlemények" I., II., és III. kötetei tartalmazzák. Ezekből kivonatolva, a puha mészkövek szilárdsági értékei a 4. táblázatban láthatók. Érdekes, hogy egyes esetekben a nedvesség növelte a szilárdságot, más esetekben pedig jelentősen csökkentette.

Száraz kő 53,0 46,0 49,0 96,0 40,0

Vizes kő 69,0 32,0 26,0 36,0 ---

4. Táblázat Puha mészkövek legkisebb szilárdságai (kp/cm2) 1883 - 1900 - ban ( 1 kp/cm2 = 0,01kN/cm2 )


Kőbánya Bia Bicske Both Érd Sóskút

Az elmúlt években több alkalommal volt alkalmunk vizsgálni ilyen kőből épült épületek falait. Egyes esetekben a kő igen jónak bizonyult, más esetekben viszont a kalapácsos vizsgálatok gyenge szilárdságot mutattak ki. Ezekből a kövekből kivágtunk kockákat, és azokat a laboratóriumban eltörtük. A laboratóriumi törés igazolta a kalapácsos vizsgálattal nyert gyenge szilárdságot, mert a kövek törőszilárdsága 18 -32 kp/cm2 (0,18 - 0,32 kN/cm2) értékre adódott, és a törés rideg jellegűen, robbanásszerűen következett be. Ezek az értékek a 4. táblázattal összevetve arra utalnak, hogy a beépített kövek szilárdsága egy évszázad alatt mintegy felére csökkent. Ez a körülmény, és a rideg viselkedés óvatosságra int. Megkíséreltük különböző szilárdító anyagok (pl. Putzharter) beitatásával szilárdítani a köveket, de gyakorlatilag nem értünk el eredményt,, mert a szilárdság vagy nem változott, vagy pedig legfeljebb csak 5 - 10 %-al növekedett.

10. A FALAZOTT SZERKEZETEK BUDAPESTI TÖRTÉNETE


Az 1838-évi budapesti nagy árvíz előtt az építési szabályok a szokásjog alapján a céhek belső szabályai szerint alakultak. Az építőszakma egységes, nincs külön tervező és kivitelező, hanem építőmester. Magyar nyelvű szakkönyv sincs ebben a korban. Téglát és követ csak a jelentősebb, emeletes épületekhez használnak, a földszintes házak falai vályogból, vagy vályoghabarcsba rakott szabálytalan, görgeteg vagy törmelékkőből készülnek. A nagy árvíz igen sok ilyen házat összedöntött, és ezért a nagy katasztrófa után a József Nádor által 1808-ban megalakított "Szépítményi Bizottmány" 1839 - ben kiadja a "Közönséges építésügyi rendszabást", mely az első építési szabályozásunk. Ez a szabályozás a vályogfalak építését megtiltja. (A falak méreteire vonatkozó szabályok tisztán empíriára épülnek.) Ez a szabályozás a legkisebb falvastagságot két lábban (63 cm) adja meg, és a legkisebb ablakosztást 8 lábban (2,5 m) rögzíti, ezzel a kikötéssel biztosítva, hogy a falpillérek ne lehessenek túl kicsinyek. A vastagabb falakat sokszor csak külső kéreg szabályos falazásával készítik, a fal belsejét tégla vagy kőtörmelékkel töltik ki, leöntve híg mészhabarccsal (8.ábra). Legfeljebb 3 emeletes épületet volt szabad építeni. A "Szépítési Bizottmány" 1857 -ben feloszlik, és a helyébe lépett "Építési Bizottmány" 1870 -évi rendszabályában már a 4 emeletes házak építését is megengedi. 1870 -ben megalakult a "Közmunkák Tanácsa", mely 1874 -re létrehozta az "Építési Rendszabály" tervezetét, melyet azonban a Főváros közgyűlése nem fogadott el.


a, Szabályosan és a Rákóczi úti leomlott háznál szabálytalanúl falazott téglafalak

Régi falak keresztmetszete

b, Vastagabb falak „kitöltéses” kialakítása.

8. ábra. Vastagabb falak „kitöltéses” kialakítása.


. Ennek ellenére 1874 és 1893 között ez a tervezet szolgált az engedélyezések alapjául. Ez a szabályzattervezet a legkisebb téglafalvastagságot 18"(48 cm)-ban szabta meg, puha kő, vagy kő - tégla vegyes fal esetében pedig 14"(64 cm) a legkisebb falvastagság. Kő, ill. vegyes falból legfeljebb 3 emeletes ház építhető. A falvastagságot lefelé 2 szintenként 16 cmel növelni kellett. 1884 január 1.-én lépett életbe a Közmunkatanács végleges Építésügyi Szabályzata. Új téglaméret ( a mai elnevezéssel a nagyméretű tégla) lépett életbe, mely a 15 cm többszörösén alapult. A szokásos épületek falait fesztáv és magasság kikötések mellett még nem kell méretezni, csak 10 m-nél nagyobb fesztáv felett, vagy különleges szerkezetű épületeknél kívánnak meg számításos méretellenőrzést. A pillérek anyagának meghatározását a hatósági előírás szabja meg. Ez idő után a kő gyakorlatilag kiszorul a falazó anyagok közül, a falak leginkább téglából készülnek. A statikai számítás szükségessége már a kapun dörömböl. A Magyar Királyi Műegyetemen elvégzik a magyarországi falazó anyagok szilárdsági vizsgálatait, és belép a vasbetonszerkezet. Az1914-évi "Építési Szabályzat" már engedélyezi, hogy a szabályzati falméretek statikai számítás alapján csökkenthetők. Így tulajdonképp innen kezdődik a méretezett falszerkezetek korszaka. 1916-ban bevezetik a ma is létező kisméretű téglát, melyből már álló tégla nem falazható be a falba. 1921-ben lép életbe a Közmunkatanács "Építési Könnyítések" című szabályzatmódosítása, mely lecsökkenti a hasznos terheket, engedélyezi az egy tégla vastag (25 cm) falakat is és minden lényeges szerkezethez megkívánja a statikai számítás elkészítését és benyújtását. Az "Építési Könnyítések" több hosszabbítással és módosítással lényegében 1949-ig, az Országos Magasépítési Méretezési Szabályzat keretében elkészített és kiadott "Kő, tégla és Faszerkezeti Szabályzat" megjelenéséig szabályozta a falszerkezetek méretezését és építését. Ezek után az "MSz15023, Falazott szerkezetek" című, 1957, 1971,1976, és 1986 években életbelépett szabvány szabályozta a falazott szerkezetek tervezését és méretszámítását.

Tartószerkezet-rekonstrukciós Szakmérnöki Képzés

Recommend Documents