Transcript Épületszerkezettan alapismeretek

SZERKEZETTAN I.
Épületszerkezettan
alapismeretek
Antoni Gaudi
Casa Mila 1906-1910
Barcelona
A magasépítés célja
a társadalmi igények kielégítésére irányulva
 a technika és technológia eszközrendszerének segítségével
 a művészet és tudomány eredményeinek felhasználásával
is
ÉPÜLETEK létrehozása.
Az épületek létrehozása elsősorban téralkotó tevékenység,
melynek építőelemei az
ÉPÜLETSZERKEZETEK.
Az épület egyes építőelemeinek kapcsolatával, az elemekből
létrehozott egésszel, a szerkezetalkotás
törvényszerűségeivel az

ÉPÜLETSZERKEZETTAN
foglalkozik.
Az épületszerkezetek osztályozása
szerepük szerint
Az egyes épületszerkezetek az épületben betöltött
funkciójuk, szerepük szerint különfélék lehetnek.









teherhordó szerkezetek
térelhatároló szerkezetek
térelválasztó szerkezetek
nyílászáró szerkezetek
lépcsők
külső, belső felületképzések (burkolatok)
védőszerkezetek
épületgépészeti berendezések és vezetékek
beépített bútorok, felszerelések
Teherhordó szerkezetek
A teherhordó szerkezetek hordják az épület terheit.
 A szerkezetek kialakítása (fő kiterjedési iránya)
alapján megkülönböztetünk:
– Vízszintes teherhordó szerkezeteket:
 alapok,
 gerendák,
 födémek,
 áthidalók,
 lépcsők.
– Függőleges teherhordó szerkezeteket:
 falak,
 pillérek,
 oszlopok
– Térbeli teherhordó szerkezeteket:
 fedélszék,
 térrács,
 rácsszerkezetek
Térelhatároló szerkezetek
A külső és belső tér közötti határoló szerkezetek
(egyben teherhordó is lehet)
– vízszintes térelhatároló szerkezetek
 tetőfödém
– függőleges térelhatároló szerkezetek
 külső, homlokzati falak
Térelválasztó szerkezetek
Belső tereket egymástól elválasztó szerkezetek:
– vízszintes térelválasztó szerkezetek:
 álmennyezet, közbenső födém
– függőleges térelválasztó szerkezetek (egyben
teherhordó is lehet)
 válaszfalak
Nyílászáró szerkezetek
Falban létesített nyílásokat lezáró szerkezetek.
– ajtók,
– ablakok,
– kapuk,
– függönyfalak
Lépcsők
Az épületen belüli és kívüli szintkülönbségeket
összekötő szerkezetek.
– Egykarú,
– Kétkarú,
– Háromkarú,
– Húzottkarú
– Csigalépcső, stb.
Külső, belső felületképzések (burkolatok)
Külső belső felületek védelmére, kedvező
esztétikai megjelenésére szolgálnak.
– Hideg burkolatok
– Meleg burkolatok
Védőszerkezetek
Külső, belső hatásokkal szembeni
védőszerkezetek (hő, nedvesség, mechanikai
hatás stb.)
–
–
–
–
–
Hőszigetelés,
Vízszigetelés
Páravédelem,
Rácsok,
Zárak, stb.
Épületgépészeti berendezések és
vezetékek
Víz, csatorna, erős- és gyengeáram, fűtés,
szellőzés stb.
Az épület egészéhez hozzátartoznak az
épületszerkezetekkel összefüggő, azokhoz
szorosan kapcsolódó berendezések (fürdőkád,
WC, mosogató stb.), illetve felszerelések
(csaptelepek, foglalatok, kapcsolók stb.)
Hatások és követelmények,
a szerkezetek teljesítőképessége
Az épületeket, épületszerkezeteket számos külső
hatás éri, melyeket az adott épületszerkezetek
meghatározott módon megfelelnek. Azt a
mértéket, ahogyan az épületszerkezetek a külső,
belső hatásoknak megfelel, az épületszerkezet
teljesítőképességének nevezzük:
– élettartam,
– hőátbocsátás,
– hangszigetelő-képesség,
– tűzállóság stb.
Azt az igényt, amely megmutatja, hogy az
épületszerkezet milyen mértékben legyen
ellenálló a külső, és belső hatásokkal szemben az
épületszerkezetekkel szemben támasztott
követelmények határozzák meg.
E követelmények szintje szoros összefüggésben
van az épület rendeltetésével, valamint azzal,
hogy a vizsgált szerkezetek az épület mely
részén milyen szerepet tölt be.
A követelményeket általában szabványok,
szabályzatok, műszaki előírások tartalmazzák.
Természetesen teljesen más igényeket
fogalmazunk meg egy hétvégi házzal, mint egy
családi házzal, illetve egy raktárral, mint egy
irodával szemben.
Az épületszerkezetek érő hatások
Az épületeket leggyakrabban érő hatások az
állandó és esetleges terhek.
Az állandó terhek:
– szerkezet saját súlyát, illetve
– a szerkezetben véglegesen és állandóan
működő egyéb terheket és hatásokat jelentik.
esetleges terhek:
– hasznos terhek
 pl.
lakások összes helyisége, szálloda, üdülő szobái,
óvoda, bölcsőde szobái
1,5 kN/m2
 irodák, öltözők, laboratóriumok, igazgatási épületek,
számítógépterem
2 kN/m2
 tantermek, beépített ülőhelyes előadók 3 kN/m2
– a meteorológiai terhek
 hó
(0,8 kN/m2, 30°alatt; 60°felett 0; közben
interpoláció),
 hőmérsékletváltozás,
 Szélteher (szélszívás, szélnyomás)
– rendkívüli terhek (pl. földrengés, robbanás,
járműütközés)
– egyéb terhek (jégteher, földmozgás,
földnyomás, talajvíznyomás, rétegvíznyomás)
– rendkívüli terhek
 földrengés,
 robbanás,
 járműütközés
– egyéb terhek
 jégteher,
 földmozgás,
 földnyomás,
 talajvíznyomás,
 rétegvíznyomás
A fentieken kívül számos egyéb hatás éri még az
épületszerkezeteket, mind külső, mind belső
hatásként:
–
–
–
–
–
páradiffúzió,
páralecsapódás,
hőhatás (külső, belső hőmérséklet ingadozás hatása)
hanghatás, zajhatás,
fényhatás, UV sugárzás
– férgek rágcsálók
A szerkezetekkel szemben támasztott
követelmények
Az épületeket és azok szerkezeteit úgy kell
kialakítani, hogy azok funkciójuknak károsodás
nélkül megfeleljenek.
A huzamos emberi tartózkodásra szolgáló
épületek szerkezeteinek az emberi jelenlét által
igényelt egészségügyi feltételeket is biztosítani
kell, így a szerkezeteknek az épületfizikai
követelményeknek is messzemenően meg kell
felelniük.
Huzamos emberi tartózkodásra szolgáló épületek, illetve
helyiségek, ahol a funkció egyidejűleg több mint 2 óra
tartózkodást tesz szükségessé, illetve két használat között
nem telik el több mint 2 óra.
Hőszigetelés, hővédelmi követelmények
A szerkezetek hőszigetelése alapvető
követelmény, mely
– részben az épület belső tereinek megfelelő
hőmérsékletet biztosít, a belső terek téli
hőveszteségét csökkenti,
– másrészt az épületszerkezeteket védi a
hőingadozás káros hatásaitól (téli hideg, nyári
meleg)
– ugyanakkor ki kell elégíteni az energetikaigazdaságossági követelményeket is.
A hőszigetelés szempontjából legkritikusabb
szerkezetek a
– homlokzatok bizonyos csomópontjai
(födémtalálkozások, áthidalók, sarkok stb.)
– a tetőfödémek,
– tetőszerkezetek,
– pincefödémek,
– erkélyek,
– nyílászárók stb.
A hőszigetelési követelményre vonatkozóan
szabványban rögzített előírások vannak. Az új
magyar szabvány a huzamos emberi
tartózkodásra szolgáló helyiségek
energiamérlegét szabályozza, mely az egyes
épületszerkezetek hőátbocsátási tényezőjét (k),
az épületek tömegét, tájolását stb. is figyelembe
veszi.
Páravédelem
Az épületekben a funkciótól függő eredetű és
mennyiségű pára képződik, mely a levegő
hőmérsékletének és a relatív légnedvesség
függvényében a határoló szerkezetek felületein
és/vagy a szerkezetek belsejében lecsapódhat.
Ez gyakran okozhat károsodást, mely a
szerkezetek
– megfelelő hővédelmével,
– a megfelelő léghőmérséklet biztosításával, a
páradiffúzió szabad lefolyásának lehetővé
tételével,
– illetve a páratartalom csökkentésével
(megfelelő szellőztetés) kiküszöbölhető.
Zajvédelem
Az épületek zajvédelmének mértékét:
– külső térből érkező
– belső, egymással érintkező terek közötti
zajvédelem
az épület tereinek rendeltetése határozza meg és
az épületek szerkezeti kialakításának függvénye.
Hagyományos (nagy fajlagos tömegű)
épületszerkezeteknél a léghang-gátlás mértéke
közel fajlagos tömegükkel arányos.
Könnyebb szerkezeteknél (amikor a szerkezet
fajlagos tömege kisebb) a léghang- és lépéshanggátlást általában többrétegű szerkezet egyes
rétegeinek akusztikai tulajdonságainak
(kéregszerkezet, hangelnyelő réteg, saját
rétegszám stb.) összehangolásával érik el.
Tűzvédelem
Az épület tartószerkezeteivel szemben
tűzvédelmi követelmény, hogy az épület
állékonyságában betöltött szerepük és az épület
előírt tűzállósági fokozatának függvényében,
meghatározott időtartamig megtartsák
teherhordó képességüket, és ezáltal – tűz esetén
– az épületben folyó tűzvédelmi tevékenység,
menekülés, mentés, vagyonvédelem lebonyolítást
biztosítsák.
A térelhatároló (nem teherhordó)
szerkezetekkel szemben követelmény, hogy
azok az egyes helyiségek rendeltetése, valamint
az épület tűzállósági fokozatának függvényében
megakadályozzák a tűz más helyiségekre, illetve
az épület más részeire való átterjedését.
A burkolatokkal szemben követelmény, hogy
azok ne segítsék elő a tűz vezetését és égésük
során ne akadályozzák az épület kiürítését
(toxikus gázok stb.) és oltását.
Renzo Piano
Centre George Pompidou
1977 Paris
Épületek szerkezeti
rendszerei

Kialakítását tekintve két különböző épülettípus
létezik:
Sejtszerű-, cellaszerű tereket magába foglaló
épületek szerkezeti rendszerei, melyek
jellegzetessége, hogy
– sok térből szervezettek, viszonylag kis terek együttese
(szobák)
– általában többszintesek,
– jellemzőjük a fal- és födémszerkezet.
Ilyenek a lakóházak, iskolák, irodák stb.

Nagyterű épületek, épületrészek, melyek
jellegzetessége
– nagy fesztávok (csarnokok),
– speciális térlefedő szerkezet.
Ilyenek a raktárak, ipari csarnokok, tornacsarnokok.
A sejtszerű-, cellaszerű tereket magukba
foglaló épületek szerkezeti rendszereinek
felosztása
I. Falas szerkezeti rendszerű épületek
A függőleges teherhordó szerkezet „tömör” fal.
Jellemzője a terhek vonal menti eloszlása.
Teherhordó falak hordják az épület összes terhét;
a födémeket, a fölötte lévő falakat, illetve
hasznos és egyéb terheket.
Falazóelemekből készülő falas építési
rendszer




teherhordó falak:
falazóelemből,
födémek:
előregyártott gerendás
béléstestes, vagy
monolit vasbeton
födémek,
monolit vasbeton,
vagy kiselemes lépcső
Válaszfal: falazott,
kiselemes.
Blokkos építési rendszer




fal: kohóhabsalak, keramzit betonból,
blokkból, illetve vázkerámiából
emeletmagas, vagy félemelet magas
teherhordó falelemek, 0,6-1,2 m
szélesek.
födém: födémpalló (0,6-1,2 m széles)
lépcső: szegélygerenda, egy vagy két
darab lépcsőkar-elem, pihenőfödém
(középelemes)
válaszfal: pallós válaszfal.
Paneles építési rendszer




Az épület függőleges teherhordó szerkezetei
üzemben előregyártott szobanagyságú külső
teherhordó, hőszigetelt szendvics panelelemek és
belső falelemek.
födémei félszoba, vagy szoba nagyságú vasbeton
födémelemek.
lépcső: pihenő + teljes lépcsőkar + félpihenő egy
elemként.
válaszfal: előregyártott vasbeton falelem
Vasbeton öntöttfalas, alagútzsalus építési
rendszer


Nagytáblás zsaluval, vagy alagútzsaluval készített
monolit vasbeton szerkezet. Teherhordó falak,
födémek, lépcsők monolit vasbetonból készülnek.
A tömör vasbeton falakra hőszigetelés és
különféle burkolat (könnyű, nehéz) kerül
légréssel, vagy légrés nélkül. Az alagutak
végfalára falazott, vagy előregyártott falelemek,
esetleg úgynevezett szakipari falak (nyílászáró +
tömör felületek) kerülhetnek.
A falak elrendezése szerint lehetnek

Hosszfalas szerkezeti rendszerű épületek

Harántfalas szerkezeti rendszerű épületek

Vegyes falas szerkezeti rendszerek
Hosszfalas szerkezeti rendszerű épületek:
– A hosszfalas szerkezeti rendszerű épületek
terheket viselő (teherhordó) falai az épület
alaprajzát figyelembe véve hosszanti irányban
helyezkednek el. Az épület egyéb
keresztirányú falai csupán önhordó,
térelhatároló, vagy térelválasztó szerkezet.
– A födémek a teherhordó falakra teljes
hosszban (vonalmentén) adják át terheiket. A
szélső teherhordó falakra jutó teher
lényegesen kisebb, mint a középső
hosszfalakra jutó teher. A hosszfalas szerkezeti
rendszerű épületet megfelelően elhelyezett
keresztirányú falak merevítik.
Harántfalas szerkezeti rendszerű épületek:
– A teherhordó falak az épület alaprajzát
tekintve hosszirányra merőlegesen, azaz
harántirányban helyezkednek el.
– Az épület egyéb külső falai csupán önhordó,
vagy kitöltő, azaz térelhatároló falak. A
födémek a teherhordó falakra teljes hosszban
(vonalmentén) adják át terheiket. A
harántfalas szerkezeti rendszerű épületet
megfelelően elhelyezett hosszirányú falak
merevítik.
Vegyes falas szerkezeti rendszerek:
– Egyes részek hossz-, más részek harántfalas
szerkezeti rendszerűek.
II. Vázas szerkezeti rendszerű épületek
 A függőleges teherhordó szerkezet pillér vagy
oszlop (pillér: négyszög, oszlop: kör)
 A pilléreket általában kiváltógerendák
(mestergerendák), perem vagy szegélygerendák
kötik össze.
 Jellemzője a terhek pontszerinti eloszlása.
 A térelhatároló (kitöltő) illetve térosztó falak nem
teherhordóak.
 A vázas rendszerű épületek téralakítása,
térosztása, szintszáma kevesebb kötöttséget
jelent.



A vázas szerkezeti rendszerű épületeket
merevíteni kell!
Merevítés befogott pillérrel, merevítő fallal, vagy
szélráccsal biztosítható.
A vázas szerkezeti rendszerű épületeknél a
födémek terheiket a gerendákra, vagy
gerendarácsra vonalmentén, a gerenda, vagy
gerendarács terheit a pillérre pontszerűen adja
át.
A kiváltó gerendák és az
épület alaprajzi
kiterjedése alapján
vannak
– hossz-, illetve
harántvázas,
– kétirányban
teherhordó, illetve,
– síklemez (gomba,
rejtett gomba)
födémek.
A főbb szerkezeti elemek
 alapozás (pont,
gerendarács, lemez)
 pillér vagy oszlop
 gerenda,
 födém (közbenső, záró),
 lépcső
 merevítőszerkezet.
Anyagok lehetnek:
 monolit vagy
előregyártott vasbeton,
 acél, esetleg alumínium

fa
III. Vegyes szerkezeti rendszerű épületek
– A tömör teherhordó falak áttörésével, a terek
összenyitásának szükségességével a nagyobb
bevilágító felületek elhelyezhetőségének
igényével jöttek létre a vegyes szerkezeti
rendszerű épületek, melyeknél a függőleges
teherhordó szerkezet részben fal-, részben
pillér, vagy oszlop.
IV. Különleges szerkezeti rendszer
– A térelemes építésnél gyárban, vagy üzemben
teljes szobanagyságú, vagy egyéb funkciójú
(vizes blokk, fürdőszoba, WC stb.) térelem
készül, melynek padlója, falai, födéme van. A
gyárban a térelembe kerülő vezetékek, csövek,
burkolatok, csatlakozó szerkezetek beépítésre
kerülnek.
– A térelemek egymás mellé-, illetve egymásra
helyezése után csupán a csatlakozásokat kell
összeépíteni.