Gondolatok a nagypaneles épületekről
Dr. Kegyes Csaba
A nagypaneles szerkezetek eltérnek a monolit beton-, vasbetonfalas szerkezetektől, mert a paneleket előregyártják, hőkezeléssel érlelik és szállítják, majd szerelik, a kapcsolatokat helyszínen betonozzák. A kapcsolatok, vízszintes és függőleges illesztések, helyszínen öntött és tömörített, különböző módon vasalt beton elemek, melyek repedezettsége döntő módon befolyásolja a teherbírást.
A szerkezet jellegzetessége - egyrészt a két különböző idős beton vasalásából, főleg kötéséből, szilárdulásából adódik, másrészt a panelek merevségéből.
Az új MSZ EN 1998-1:2008 és MSZ EN 1998-3:2009 szabványok értelmében, Magyarországon gyártott és épült nagypaneles szerkezeteket értékelni kell(enne) földrengésre, állapotukról gondolkozni, esetleg megoldásokat keresni. A létező paneles épületek különböző típustervek alapján készültek. Pontos információ nem létezik arról, hogy a megépült épületek közül hányat terveztek földrengésre, hányat nem. A paneles épületek földrengésre megfelelőségét vizsgálva, mindhárom (NC; SD; DL) határállapotban a szerkezet állapota lényeges.
Talán nem eléggé köztudott, hogy az MSZ EN 1998-3:2009 szabványt kimondottan azért dolgozták ki, mert sok régi tartószerkezet esetében az eredeti építésekor a szeizmikus hatással szembeni ellenállásra nem fordítottak figyelmet, más hatásokkal szemben pedig körültekintő tervezés volt. A kipattant földrengések tanulságai, a tudomány fejlődése, a jelenlegi ismeretek tartószerkezeti megerősítést mutathat ki. A szerkezet értékelése pedig fontos megerősítést tárhat fel.
A földrengés veszélyes zónákban épült, évtizedek óta létező lakóépületek minősítése sok mindenkit foglalkoztatott, tanulmányok jelentek meg a The Bulletin of the European Association for Earthquake Enginnering-ben. (1999. vol. 18. Number 1). Az EAEE WG4 munkacsoportja a Londonban tartott XII. konferenciára az előregyártott szerkezetekről benyújtott értékelése fontos kiindulás a létező épületek értékelésekor.
Bozinovski tanulmánya megállapítja, hogy a nagypaneles szerkezet viselkedése földrengéskor jobb, mint az egyéb előregyártott vasbeton szerkezeteké. Azonban közepes és erős földrengések hatására a szerkezet valamely alkotórésze gyakran nemlineáris alakváltozást szenved, mely alakváltozások összességében az eredeti szilárdsági és merevségi tulajdonságok tekintélyes csökkenéséhez vezetnek.
Az EAEE WG4 munkacsoportja megállapította és javasolta, hogy az előregyártott vasbeton paneles épületeknél a kapcsolatok kialakítását és méretezését (vízszintes és függőleges illesztések) oly módon kell elvégezni, hogy azok kedvező helyekként jöhessenek számításba a földrengéskor bevitt energia elnyelésében.
MIT TUDUNK A PANELES ÉPÜLETEKRŐL
A magyar műszaki irodalomban a paneles épületekkel foglalkozott két műszaki előírás: ÉVM: ME 95-72. (Panelos épületek tervezése és kivitelezése. Budapest. 1972) és ÉVM ME 95-74. (Panelos épületek tervezése és kivitelezése. I. – III. rész. Budapest, 1974).
Itt említem meg Sebestyén Gyula „Nagypanelos építés” című könyvét 1967.-ből, Szmodits Károly 1975.ben kiadott „Útmutató panelépületek statikai tervezéséhez” című segédletét, Balázs György és Fogarasi Gyula „Vasbeton elemek kapcsolatai” 1977-es könyvét, és Gilyén Jenő „Panelos épületek szerkezetei. Tervezés. Méretezés” című összefoglaló könyvét.
Természetesen nem feledkezhetünk meg Winkler Mihály két jegyzetéről sem: „Panel és blokkfalak vízszintes illesztésének méret-meghatározása és méretezése”; valamint „Előregyártott szerkezetek méret-meghatározása és méretezése” címűről.
A Tervfejlesztési és Típustervező Intézet tervezési segédletei (1981. III): TS S-11/I.; TS S-11/I.A.; TS S-11/II.; TS S-11/III.; TS S-11/IV. jelentették azt, amit a paneles szerkezetekről tudtak.
A műszaki előírásban (ME 95-72; ME 95-74) figyelembe vették, azt, hogy az előregyártott és helyszínen az illesztésekben kibetonozott szerkezet válaszában a monolithoz viszonyítva eltér. A paneles épület merevsége csökken. Ezért, a számításokban a paneles épületek falait, monolitként, csökkentett inerciával számolták
E = E0
Itömör = 0,8 Imonolit Iegynyílássorral = 0,5 Imonolit Itöbbnyílássorral = 0,33 Imonolit
A szeizmikus hatást a szélerővel analóg módon, egyenletesen megoszló teherként kezelték. Ez a megközelíts mód, természetesen az igénybevétel csökkenésében: nyomatékban, nyíróerőben jelentkezett.
A PANELES ÉPÜLETEK ÁLLAPOTÁRÓL
A megépült paneles szerkezetek az építésük időpontjában meglévő ismereti szintet tükrözik, esetleg a hibákat tartalmaznak. Az elmúlt idők igénybevételei miatt, kisebb-nagyobb szerkezeti károsodást – netalán beavatkozásokat szenvedtek, ezért különösen a paneles épületek értékelését egyértelműen nagyobb mértékű bizonytalanság terheli, mint az új szerkezetekét.
A létező paneles épület állapotát meghatározzák:
- technológiai eredetű okok (különböző korú betonok zsugoródása a vízszintes és függőleges illesztésben; inhomogén teherátadás a belső és külső falakon a vízszintes illesztésben);
- az épület alapozás miatti alakváltozása (süllyedések kötött és szemcsés talajon);
- az épület igénybevétel miatti alakváltozása, repedezettségének növelése (szél, hőmérsékletváltozás, nedvességvándorlás, tetőterasz hőmérséklet okozta alakváltozása);
- egyéb okok miatti alakváltozása (közlekedés okozta rezgések miatti alakváltozás)
- különleges terhek okozta alakváltozások (szélvihar, földrengés, robbanás, tűzteher)
- feszültségi-alakváltozási állapot változása (szerkezeti átalakítások, egyes részeken csőtörés okozta nedvességváltozás)
- teher-változás (külső homlokzati falon alkalmazott hőszigetelés, csőszerelés változás)
Tartós terhelés esetén, nagyméretű, közepes esetleg elhanyagolható alakváltozások, szintek közötti eltolódás-különbségek alakulhatnak ki. A szerkezet állapotának ismerete nélkül, a földrengéssel szembeni megfelelő védelmi szint kialakítása, csak akkor lehetséges, hogy a határállapotokat meghatározták. Ezek: (NC) összeomlás közeli határállapot, (SD) jelentős károsodás határállapota, illetve (DL) korlátozott károsodás határállapota.
A paneles épületeknél, a repedések vizsgálata, a szintek tolódás mérése, a használt szerkezeti beton (panelben, illesztésben) minősége mind hozzájárul a valós állapot meghatározásához. A földrengés vizsgálathoz, a legfontosabb az épület, dinamikai jellemzője: sajátrezgés mely a fellépő szeizmikus hatás (erő) kiinduló pontja.
Az épületek valós állapotát a sajátrezgés változással lehet a legjobban kimutatni. Az épület öregedése, nem jelent egyebet, mint a szerkezeten okozott maradandó alakváltozások, mely a sajátrezgés periódus változásában érhető utol.
Az 1977-es bukaresti földrengés előtt egy évvel (1976) a paneles épületeket mérték (sajátrezgési periódus), gerjesztést közlekedés okozta rezgések voltak. Földrengés után egy évvel (1978) ugyan azon épületeket megvizsgálták, a sajátrezgési periódus változását összevetették a feltárt károsodással.
Vizsgálati szint |
Vizsgálat |
Megfelelőségi együttható |
KL1 |
Korlátolt adatok |
1,35 |
KL2 |
Szabványos, normális ismeretek |
1,20 |
KL3 |
Teljes körű adatok |
1,00 |
Gyakorlatilag, ha azt szeretnénk tudni, milyen állapotban van az épületünk, első lépésként kimérjük sajátrezgési periódusát. A még fellelhető dokumentumok alapján, ismerve a helyszín adottságait, ellenőrizhető teherbírása (SD) és a károsodási állapot (DL). Természetesen visszaszámítható az a gyorsulás, amikor a szerkezet összeomlás közelébe kerül (NC).
Fontossági osztály |
Az egyes fontossági osztályokba sorolt épületfajták |
I. |
A közbiztonság szempontjából kisebb jelentőségű épületek, pl. mezőgazdasági épületek stb. |
II. |
Közönséges épületek, amelyek nem tartoznak más kategóriákba. |
III. |
Olyan épületek, amelyeknek a szeizmikus ellenállása fontos az összeomlás következményeinek szempontjából, iskolák, gyűléstermek, kulturális intézmények stb. |
IV. |
Olyan épületek, amelyeknek az épsége a földrengés alatt életfontosságú a polgári védelem szempontjából, kórházak, tűzoltó állomások, erőművek stb. |
ag az A osztályú talaj tervezési gyorsulása (ag = γIagR). A magyarországi gyakorlatban a legnagyobb arányt a II. fontossági osztályba tartozó paneles épületek jelentik. Az A osztályú talaj tervezési gyorsulása ag , míg az agR ugyanazon talaj csúcsgyorsulásának referenciaértéke.
ag | ULS (475 év) |
SLS (95 év) |
NC (2475 év) |
SD (475 év) |
DL (225 év) |
ag / agR |
1,0 |
0,53 |
1,75 |
1,00 |
0,75 |
|
új épületek |
új épületek |
létező épületek |
létező épületek |
létező épületek |
Irodalom
[1] (1977) Balázs György, Fogarasi Gyula: Vasbeton elemek kapcsolatai. Műszaki Könyvkiadó Budapest 1977.
[2] (1978) ÉÁMI: MI-04.133-78. Méretezési irányelvek földrengési hatásokra. Építésügyi Tájékoztatási Központ. Budapest. 1978.
[3] (1981) ÉÁMI: MI-04.133-81. Méretezési irányelvek földrengési hatásokra.
[4] (1972) ÉVM: ME 95-72. Panelos épületek tervezése és kivitelezése. Budapest. 1972.
[5] (1974) ÉVM ME 95-74. Panelos épületek tervezése és kivitelezése. I. – III. rész. Budapest, 1974.
[6] (1982) Gilyén Jenő: Panelos épületek szerkezetei. Tervezés. Méretezés. Műszaki Könyvkiadó Budapest, 1982.
[7] (1994) Kegyes, Csaba: Concept of Disipation of Energies in Joining of The Large - Panel System. Reinforced Concrete Conference Brasov 1994.
[8] (1967) Sebestyén Gyula: Nagypanelos építés. Műszaki Könyvkiadó Budapest, 1967.
[9] (1975) Szmodits, Károly: Útmutató panelépületek statikai tervezéséhez. ÉTI Budapest, 1975.
[10] (1990) TS-S-35: Méretezés dinamikus hatásokra. TTI. 1990 Budapest.
[11] (2003) TT – TS 4 2003: Méretezés földrengésre az európai elvek figyelembe vételével. Magyar Mérnöki Kamara Tartószerkezeti Tagozat.
[12] (1978) Winkler, Mihály: Panel és blokkfalak vízszintes illesztésének méret-meghatározása és méretezése. BME Továbbképző Intézete Budapest,
[13] (1981) TS S-11/I. Panelos épületek erőtani tervezése. Az épületek igénybevételeinek számítása. [Andor Béla; dr. Jordán László] Tervezésfejlesztési és Típustervező Intézet Budapest, 1981. III.
[14] (1981) TS S-11/I.A. Panelos épületek erőtani tervezése. Az épületek igénybevételeinek számítása. [Andor Béla; dr. Jordán László] Tervezésfejlesztési és Típustervező Intézet Budapest, 1981. III.
[15] (1981) TS S-11/II. Panelos épületek erőtani tervezése. Az épületek igénybevételeinek számítása a felszerkezet és az alapozás együttdolgozásának figyelembevételével. [dr.Kaliszky Sándor, dr. Györgyi József, Lovas Antal] Tervezésfejlesztési és Típustervező Intézet Budapest, 1981. III.
[16] (1981) TS S-11/III. Panelos épületek erőtani tervezése. Az épületek dinamikai vizsgálata. [dr. Goschy Béla, dr. Salamin András] Tervezésfejlesztési és Típustervező Intézet Budapest, 1981. III.
[17] (1981) TS S-11/IV. Panelos épületek erőtani tervezése. Szerkezeti elemek méretezése. [Andor Béla; dr. Jordán László] Tervezésfejlesztési és Típustervező Intézet Budapest, 1981. III.
[18] (1997) Bozinovski, Z: Prefabricated Large Panel Reinforced Concret Systems. Skopje. 1997.
[34] (1995) Dimitrov, M; Blagoev, G; Kirov, Tzv; Petrov, P; Golemanov, P; Zinoviev, J: Full-Scale Test of Residential Large Panel Buildings Exposed to Seismic Loading. Journal of Construction. Vol.1, 1995. Sofia.