Lapszámok

Pier Luigi Nervi munkásságának ismertetését követően megismerkedhettünk a Bauhaus-jelenséggel és Walter Gropius életművével, majd Le Corbusier szerteágazó munkásságáról olvashattunk. Ezt követően Kenzo Tanget, a modern japán építészet kimagasló egyéniségét vettük górcső alá. Ezután visszatértünk a Bauhaushoz és Breuer Marcell tevékenységét tanulmányoztuk. Körüljártuk a brutalista építészetet, és egyik művelőjének, Goldfinger Ernőnek építészeti tevékenységét. Megvizsgáltuk egy észak-európai ország, a finn építészet sajátosságait, majd a betonépítészet néhány meghökkentő példáját láthattuk. Az előző részben a mérnöki szerkezetek felé vettük az útirányt és megnéztünk néhány különleges hídszerkezetet. Most vékony héjú betonkupolákat és egy műtárgykomplexumot veszünk górcső alá.

Vékony héjú beton kupolák
Pier Luigi Nervi építészeténél már találkoztunk hasonló héjszerkezetekkel. Most a betonhéj egy olyan különleges változatát vizsgáljuk meg, amely „levegővel alátámasztott” és kiválóan ellenáll hurrikánoknak, földrengéseknek és tornádóknak. Látni fogjuk, hogy a vékony héjú betonkupolák jól ellenállnak a természeti katasztrófák következtében kialakult extrém terheléseknek. A klímaváltozással összefüggésben a katasztrófák gyakorisága és intenzitása növekszik, így egyre fontosabbá válik az ezeknek ellenálló építmények jelentősége. A korábban megépült példák főként ipari létesítményeknél találhatók, így folyadék- és száraz ömlesztettáru-tároló létesítmények (azaz silók és kupolák), valamint a hagyományosan természetes huzatú hűtőtornyok. Lakóépületek esetében korábban ilyenekre alig akadt példa. Az elmúlt évtizedekben a vékony héjú szerkezeteket már nemcsak ipari létesítményeknél, kereskedelmi épületeknél találjuk meg, hanem egyedi családi házaknál és kis költségű lakásoknál is.

A kupolahéjak készítése monolitikus eljárással történik. A módszert 1976-ban fejlesztették ki, amellyel már több ezer vékony héjú szerkezetet terveztek és építettek meg. Egy „tipikus” monolit kupola építési folyamata öt lépésre egyszerűsíthető:

1. Szerkezeti lábazat – A betongyűrűs-gerenda lábazatot úgy tervezték és alakították ki, hogy részleges ellenállást biztosítson (a héj alsó zónájával együtt a talp csatlakozásánál) a kupola szerkezetéről átadódó, az alapra koncentrálódó húzóerőknek.
2. Levegővel alátámasztott forma (levegőforma) – A megtervezett és legyártott nagy szakítószilárdságú szövetmembránt folyamatosan rögzítik a talphoz, és nagy kapacitású ventilátorokkal felfújják a szerkezet alakjának kialakítása érdekében. A membránt állandó nyomáson tartják, amíg a szerkezet el nem tudja viselni a saját terhelését.
3. Felszórt poliuretánhab (SPF) – Több réteg közepes és nagy sűrűségű SPF-szigetelést visznek fel a szövetmembrán belső felületére, hogy részleges merevséget biztosítsanak a szerkezetnek, illetve eszközt a későbbi acél megerősítési és lőttbeton-felhordási folyamatok támogatásához. Ezenkívül ez a réteg adja a hőszigetelést.
4. Vasalás – Az acélrudak az SPF-be ágyazott acélkampókhoz vannak rögzítve a vízszintes és sugár irányú rácsvonalak projektspecifikus elrendezésével együtt. Ezt a vasalás elrendezést mindig az aktuális terhelési feltételekhez tervezik meg.
5. Lőttbeton – A nedves eljárású, portlandcement alapú lőttbetont rétegenként szórják fel a kupola aljától felfelé, koncentrikus körökben haladva. A lőttbeton-rétegeket nem egymás után, hanem eltolt párhuzamos folyamatokban helyezik el úgy, hogy a betonacél-rétegek meghatározott mélységig beágyazódnak a lőttbetonba.

A hurrikánok trópusi viharok, ahol a szél eléri vagy meghaladja a 120 km/órát, ezeket földrajzilag ciklonoknak és tájfunoknak is nevezik. Ezek a viharok extrém terhelést jelentenek a közvetlen erős szél, a szélfútta törmelék, illetve viharhullámok formájában. A Dennis hurrikán az Egyesült Államok délkeleti partja felett 193 km/h csúcssebességgel csapott le 2005-ben. A körülbelül 21 méter átmérőjű és 16 méter magas monolit beton vékony héj 2002-ben épült (Dome of a Home). A környéken található 16 ház közül 8-at a hurrikán elpusztított vagy súlyosan megrongált. Az említett betonhéjépületen mindössze kisebb károk keletkeztek és a tulajdonosok az NBC News csapatával együtt átvészelték a vihar csúcsát otthonukban.

A falkirki kerék, a forgó hajólift
A falkirki kerék a fő attrakciója az 1994- ben elindított Millennium Link projektnek, amely a történelmi Forth & Clyde csatorna, valamint az Edinburgh és a Glasgow Union csatorna összekapcsolásával jött létre. Ezzel nemcsak egy vízi kapcsolatot létesítettek, hanem Skócia középső elhanyagolt részeit építették újjá és kapott a terület egy olyan látványosságot, amely nemzetközi turisztikai attrakcióvá is vált, és évente 500 000 látogatót vonz. Ez a vízi út egyébként már több száz éve része a tájnak, de korábban 39 zsilipre volt szükség ahhoz, hogy hajózható legyen. A kerék létesítése egyúttal 11 tönkrement zsilipet is helyettesít azáltal, hogy függőlegesen szállítja a hajókat 35 méter áthidalásával a két csatorna között. A kerék átadását 2002. május 24-én tartották és azt lehet mondani, hogy bár megépítésének költsége majdnem 35 millió amerikai dollárnak megfelelő összeg volt, eszmei és gyakorlati haszna ennél jóval nagyobb.

A létesítmény fő attrakciója természetesen az az 1200 tonnás acélszerkezet, amely a hajók átemelését biztosítja. Ennek részletei igen izgalmasak, azonban bennünket a mindezt lehetővé tevő kapcsolódó műtárgyak és egyéb vasbeton szerkezetek jobban érdekelnek. Ezek megvalósítása érdekében sok előkészítő munkálatra, helyszíni kotrásra és földmunkára is szükség volt. Az új medence 10 000 négyzetméteres felületű, a csatornák és a kerékhez vezető hídszerkezet megépítéséhez nagy átmérőjű fúrt beton cölöpökre volt szükség. Fontos szempont volt a műtárgy tervezett élettartama, amelyet 120 évben határoztak meg. Ennek biztosítására nagy mennyiségű tartós építőanyagra volt szükség. A létesítménybe 7 000 köbméter betont, 1 000 tonna monolit vasbetont, 1 200 tonna előregyártott vasbetont és 35 000 négyzetméter csatornaburkolatot építettek be.

A kerék működéséhez szükség volt két vízzáró vasbeton csónakliftre, amely a hajók befogadását biztosítja. A vízszintet és a súlykiegyenlítést egy számítógépes rendszer figyeli precízen és a csónaklift, a hajók és a víz súlykülönbségét a vízszint pontos beállításával egyenlíti ki. A mintegy 330 tonna megemelését és lesüllyesztését a központi gerincben elhelyezett villanymotorok biztosítják. Hihetetlen módon a szerkezet mindössze 1,5 kWh-t használ fel minden egyes fordulathoz. A falkirki kerék 35 méter magas, 35 méter széles és 30 méter hosszú. A kerék egy 100 méter széles, kör alakú medencében áll, több mint 20 hajó kikötését lehetővé téve. A Forth & Clyde és az Union csatornák körülbelül 2 kilométerre vannak egymástól és 34 méter közöttük a szintkülönbség. A kerék egyszerre akár négy 20 méter hosszú hajó szállítására is alkalmas.

Felhasznált irodalom:
Andrew South és Chris Zweifel: Disaster Survivability of Thin-Shell Concrete Dome Structures: Experience and Practice, Monolithic Dome Institut, 2014. szeptember 15.
ACI 334, “Construction of Concrete Shells Using Inflated Forms,” ed. Farmington Hills, MI: American Concrete Institute, 2005.
Lee Freeland: The Falkirk Wheel – The Millennium Link’s Key Attraction, www.elevator-world.com, 2007. december, 46–54. oldalak
Wikipédia: Falkirki kerék – https://hu.wikipedia.org/wiki/Falkirki_ker%C3%A9k, 2023. június 12.
Scottish Canals: The Falkirk Wheel – https://www.scottishcanals.co.uk/, 20

(fotók: https://en.wikipedia.org/wiki/ Dunn%E2%80%93Oliver_Acadome, Beton újság