Toronydaruk alapozásának statikai tervezése és kivitelezése egy nagyszabású toronyháznál
A Lágymányosi-öbölben a Budapart fejlesztési területen épül fel Magyarország első toronyháza. Az új városnegyed kapujában létrejövő MOL Campus irodaépület a Magyar Olaj- és Gázipar Nyilvánosan Működő Részvénytársaság új székháza lesz. Az épület a világhírű brit tervezőiroda, a Foster + Partners és magyar partnere, a Finta Stúdió tervei alapján valósul meg. A tartószerkezeti terveket a HydraStat Mérnöki Iroda készítette. A toronyház generálkivitelezője a Market Építő Zrt., a létesítmény tartószerkezetét pedig leányvállalata, a Moratus Szerkezetépítő Kft. Ritter Ádám műszaki ügyvezető-helyettes, Moratus Szerkezetépítő Kft.
A 86.000 m2 alapterületű MOL Campus két fő épületrészből, egy 28 emeletes, 120 m magas toronyépületből és a hozzá kapcsolódó ötemeletes pódiumépületből áll, melyek alatt négy szint mélygarázs kerül kialakításra. A vízzáró résfalakkal körülvett munkagödörben a torony alatt 1,20 m átmérőjű, 4-7 m hosszú cölöpökkel gyámolított 2,20 m vastag vasbeton lemezalap, a pódium alatt jellemzően 1,20 m vastag hagyományos vasbeton síklemez készült. A dilatáció nélküli alépítmény tartószerkezeti rendszerét tekintve monolit vasbeton magokkal és oszlopokkal alátámasztott 28-35 cm vastag, lágyvasalású síklemezekből áll, melyet a szükséges helyeken gerendák gyámolítanak. A felszerkezetet ezzel szemben monolit vasbeton magokkal és pillérekkel alátámasztott kétirányban utófeszített 28-32 cm vastag monolit vasbeton lemezek alkotják, melyek teherbírását a nagy fesztávú helyeken utófeszített gerendák növelik.
Kivitelezés technológiai szempontból említésre méltóak még a toronyépület vasbeton merevítő magjai, valamint a torony és a pódium pillérei, melyek jellemzően C55/67 betonminőséggel készülnek. A tornyot a pinceszinteken 1,40 m átmérőjű pillérek támasztják alá, melyek a földszinttől felefelé követik az épület homlokzatának dőlését, így minden oszlop eltérő irányú és 1-3˚-os mértékű dőléssel készül. A pódiumépület peremén futó pillérek a 2. és 3. emeleten szintén ferde kialakításúak, a födémekkel 70˚-os szöget zárnak be.
Az alaplemez építésével kapcsolatban legfontosabb kérdésként az merült fel, hogy a lemez betonozása egy vagy két ütemben történjen-e. A felkészülés során Nyugat-Európától Japánig több hasonló feladat tapasztalatait igyekeztünk megismerni.
Az együtemű betonozás mellett szóló legfontosabb érv az alaplemezben kialakítandó munkahézag elkerülése volt, mely egy jelentős idő- és költségigényű feladat, hosszú távon pedig komoly garanciális kockázatokat hordoz. A kontra érvek között szerepelt, hogy meg lehet-e szervezni Budapesten egy ekkora volumenű betonozást a teljesítésbiztonságot maximálisan szem előtt tartva, illetve kontrollálni lehet-e tartani a szilárdulás során keletkező kötéshőt? A két ütemben történő betonozás esetén a pro-kontra érvek pont fordítottak.
A betonozást két kisebb, egyenként ~2.200 m3-es ütemben kellett volna teljesíteni. Ilyen volumenű betonozásra a 4-es metró állomásainak építése során többször is sor került, így voltak releváns tapasztalatok. A munkahézag kialakításával kapcsolatban két megoldási lehetőség adódik.
A 2019. a Moratus Kft. az alaplemezbe kerülő bő 850 tonna betonacél alsó és felső hálóját is 4-4 réteg B500C típusú, 20-25-28-32-36-40 mm-es átmérőjű, 14 m hosszú szálvasak alkotják, melyek a pillérek alatt 6, a merevítő magok környezetében 8 rétegben futnak. A betonacél toldási szabályok betartásával szinte az egész lemezt készre kellett volna szerelni ahhoz, hogy kétütemű betonozás esetén az első ütemet be lehessen betonozni.
Végezetül, de nem utolsó sorban Hernádi Eleonóra, dr. Az alaplemez és a merevítő magok alatti süllyesztékek 2019. negyedik negyedévében 6 hét alatt épültek meg. A torony környezetében igen szűk, belvárosias jellegű felvonulási terület állt rendelkezésre, ahol az alaplemez építésével párhuzamosan zajlottak a toronyépülethez tartozó toronydaruk alapozási munkái is.
Így az érintett időszakban az alaplemez építését szolgáló 70 és 100 tonnás autódaruk mellett, egy cölöpözőgép munkáját is koordinálni kellett, az alaplemezhez hetente kiérkező 160-170 tonna betonacél (2 kamion/nap) és a szükséges zsaluanyagok deponálásán túl. A lemez betonozása folytatása négy betonpumpával történt.
A szűk felvonulási területen a pumpák legjobb pozícióinak megtalálása összetett mérnöki-logisztikai optimalizálási feladatot jelentett. Első körben a digitális térben kellett megtervezni és összevetni többek között a beton bedolgozása, a mixerek helycseréje, a pumpák tankolása, a pumpák kisebb javítási feladatai, továbbá a munkagödör körüljárhatósága szempontjából legalkalmasabb pozíciókat.
A betonozás tervezése során útvonaltervek és útvonal elemzések is készültek a betonkeverő telepek és az építési helyszín viszonylatában. A betontechnológiai utasítás és mintavételi terv kidolgozása során a tervezett betonminőségekhez több keverékterv is készült, melyek közül próbakverések, majd próbabetonozások segítségével lettek a legalkalmasabb receptúrák kiválasztva.
A beton bedolgozásához az alaplemez virtuálisan négy, egyenként 5-600 m2-es ütemre lett felosztva. Minden ütemet egy-egy különálló betonpumpa szolgált ki a betonozás során. A beton terítése a „frisset frissre” elvet követve 6 rétegben történt (4×40+2×30 cm), az alsó réteg a sűrű vasalás miatt F4-es, a többi réteg F3-as konzisztenciával került bedolgozásra.
A beton ejtési magasságára vonatkozó szabályok betartása érdekében, az alaplemez felső hálójának vasszerelése során „betonozási ablakok” lettek kihagyva. A „betonozási ablakok” a statikus tervezővel egyeztetett nyílások a felső hálón, melyeken keresztül a betonpumpa csöve leengedhető az alsó és felső betonacél háló közé.
A betonozás során az egyes rétegbe kerülő keverékek eltérő kötéskésleltetéssel lettek bedolgozva. A technológiai tervezés időszakában az egyes rétegekhez tartozó terítési idők és az eltérő késleltetési időtartamok kombinációjának helyes megválasztása kínált reális megoldást a kötéshő kordában tartására. A tervet és a hozzá tartozó elméletet az alaplemezbe 10 helyen, pontonkét három magassági szinten beépített hőmérőkön mért adatok is visszaigazolták. A lemez hőmérséklete a betonozást követő 30. Mind a betontechnológia tervezés, mind a betonozás során kiemelt figyelmet élvezett a betonkeverékek ellenőrzését szolgáló monitoring rendszer kidolgozására és működtetése.
Mit jelent ez a gyakorlatban? Egyrészt a betonozás során, több mint 120 db szilárdsági és vízzárósági próbakocka lett levéve, majd bevizsgálva; másrészt a Struktúra Kft. és a Mélyépítő Labor Kft. munkatársai minden egyes mixerautóból mintát vettek, vizsgálták a keverékek hőmérsékletét, konzisztenciáját, testsűrűségét és víztartalmát is.
Az alaplemez betonozása 2019. december 14-16. között 45 órán keresztül folyamatosan zajlott. A megbízás teljesítéséhez 4 betonpumpa, több, mint 600 mixerforduló, illetve 4 műszakban összesen 50 fő műszaki irányító és több, mint 100 fő fizikai dolgozó összehangolt munkája kellett.
A betonozás során három budapesti betonüzemből érkeztek a keverékek, egy üzem folyamatos készenlétben tartása és további egy üzem bevonásának lehetősége mellett. A betonozási feladat eredményes teljesítéséhez a betongyáraknak is számos szokatlan akadályt kellett leküzdeniük. Meg kellett szervezniük például, hogy legyen elegendő mixer és sofőr a betonozás teljes időtartama alatt, legyen megfelelő alapanyag utánpótlás.
Az építési feladat 2019. december 16-án hétfőn hajnalban az utolsó mixer bedolgozásával - ideális időjárási körülmények között - sikeresen zárult. A hosszú és alapos előkészítés, mely számtalan technológiai és logisztikai egyeztetést, több ezer mérnöki munkaórát ölelt fel, meghozta az eredményét.
Alapozási és szerkezeti elvek a toronyalapozásban
Az alapokra adott válaszok a földtani, geotechnikai és gazdasági szempontokat figyelembe véve készülnek. A talaj mélységi felosztása alapján és a teherátadás módja szerint ismerünk síkalapozást és mélyalapozást.
A sávalap a legelterjedtebb megoldás a lakóépületeknél, amely a teherhordó falak alatt folyamatos alátámasztást biztosít. Az alaptest anyaga lehet vasbeton vagy beton, és ritkábban kő vagy tégla. Az alaptest anyagának kiválasztásánál fontos a rendelkezésre álló anyagok és a fagyhatár figyelembe vétele.
A lemezalap olyan összefüggő vasbeton szerkezet, amely az épület teljes vagy részleges teherét átveszi. Ezt a megoldást alkalmazzuk akkor is, ha nem áll rendelkezésre megfelelő talajteherbírás vagy az épület terhe nagy, és a sávalapozás gazdaságosan nem kivitelezhető.
A talajcsavar pedig gyorsan kivitelezhető német technológia, amely acélcsavar formájában a talajba fúrók lefúrásával ad át terheket a teherhordó talajrétegnek. A csavarok alkalmazása nélkülöz minden helyszíni betonozást és rövid kivitelezési időt biztosít.
A toronydaruk üzemeltetése és telepítése speciális előírások szerint történik, és a darukat csak hozzáértő darukezelő üzemeltetheti. A telepítés előkészítése és a daru összeszerelése szigorú ellenőrzéseket igényel, hogy a stabilitás és a biztonság megmaradjon.
Részletek a síkalapozásról és mélyalapozásról
A síkalapozás lényege, hogy az épület terhét a felszínhez közel elhelyezkedő teherbíró rétegre adja át. A síkalapozásnak több típusa lehet, például pontalap, lemezalap és sávalap. A mélyalapozás a teherátvitel mélyebbre helyezését jelenti, és gyakran külön szerkezeti elemekre van szükség.
A fagyhatár elérése kiemelten fontos, mert a fagyhatás megemelheti az alapot és elmozdulást okozhat az épületen. Ezzel összefüggésben a vízszigetelés és a megfelelő rétegezés kiemelten fontos.
A lemezalap esetében a teljes építmény vagy egy részének teherelosztó támasza kerül kialakításra, amely gyakran magában hordozza a földterhelés nagy részét.
A talajvíz és a felhajtóerő hatásait szintén figyelembe kell venni, ezért vízszigetelés és megfelelő vékony betonaljzat is szükséges a lemezalap beépítése előtt.
Toronydaruk és alapozás összefüggései
A toronydaruk alapozási megoldásai összetettek és a gyártók által meghatározott stabil mérleghelyzeten alapulnak. Ellensúlyok elhelyezése az alépítménynél és az ellengémen van szükség.
A toronydaru stabilitását a teher, a szél és a gép mozgásai által keletkező nyomatékok ellensúlyozása biztosítja. Ezeket az ellensúlyokat a helyszínen található alépítménybe és az ellengémre helyezik el.
A toronydaruk üzemeltetése során a daru állapotát és a biztonsági berendezések meglétét rendszeresen ellenőrzik. Az üzembe helyezés és a biztonsági vizsgálatok során a daru szerkezeti, gépészeti és elektromos részeit is alaposan felülvizsgálják.
A daru kezelője felel a napi ellenőrzésekért és a műszak végi befejező tevékenységekért, például a fordító hajtómű fékberendezésének oldásáért.
Ha a szél erőssége eléri a gyártó által megadott értéket, a daru üzemét le kell állítani. A toronydaru felépítésének és üzemeltetésének összetettsége miatt a legtöbb építőipari projektben bérelik ezeket az eszközöket, és a bérlet időtartama alatt a szakterület legjobb szakértői tervezik meg a folyamatot.
Amikor körbenézünk egy-egy nagyvárosban, megszokott látványként tárul elénk a toronydaruk sziluettje a háztetők fölött. Hans Liebherr találmánya, amely a II. világháború utáni újjáépítést segítette, ma már világszerte elterjedt.
Hogyan képesek ilyen magasra építeni őket? Hogyan működnek? Megannyi kérdés, amelyek válaszra várnak. A toronydaruk összeállításához gyakran szükség van egy másik darura (általában autódaru) a telepítéshez. A toronydaru helyének kijelölése után stabilan rögzítik a talapzatot és elhelyezik a szükséges súlyokat.
A toronydaru szerkezetének összeállítása a daru törzsének építésével kezdődik, majd a kúszókeret tartja a daru törzsét addig, amíg annak szerkezeti elemei a daruba beemelésre kerülnek.
- A toronydaruk előnyei közé tartozik a gyors emelés és a nagy gémkinyúlás.
- A telepítés és üzemeltetés során a biztonság a legfontosabb szempont.
- A darukezelő feladata a napi ellenőrzések és a biztonsági előírások betartása.
tags: #toronydaruk #alapozasanak #statikai #meretezese