Szigorú peremfeltételek és rövid határidő mellett sikerült megvalósítani egy, a magasépítés területén nem szokványos méretű acélszerkezetet. A szerelés során egy Magyarországon különlegesnek számító technológiát alkalmaztunk (heavy lifting), ahol a szerkezetet megépítve egyben emeltük a végleges helyére.

A Dagály fürdő területén egy olyan új fedett uszoda épül, mely világversenyek megrendezésére is alkalmas. Ezen versenyek alkalmával 15 000 nézőt kell fogadni, ezért az épület kialakítása olyan, hogy alapkiépítésben 6000 néző részére képes helyet biztosítani, de világversenyek alkalmával a hosszanti oldali homlokzati falak elbonthatók, és további 2×4500 nézőt fogadó ideiglenes lelátók építhetők a főépület két oldalára. A falvázak bonthatósága miatt a tető csak a négy sarkán támaszkodik le a vasbeton lépcsőházi magokra, a támaszpontok távolsága 96×72 m. A tetőszerkezet fő külső méretei 108×84 m.

A tetőszerkezet kivitelezésére az ajánlatadási felkérést 2015 tavaszán kapta a KÉSZ Ipari Gyártó Kft. A határidők nagyon szűkösek voltak, az acélszerkezet szerelését 2015 októberében kellett megkezdeni 2016. februári átadással. A generálkivitelezővel való megállapodás 2015 májusában történt. A szükséges anyagok – különösen a nagy átmérőjű csövek – beszerzésének hosszabb átfutása miatt és a bonyolult szereléstechnológia okán a tervezés során szorosan együtt kellett működnünk az épület felelős tervezőivel. Közösen határoztuk meg a szerkezet kialakítását, a szelvényméreteket és a csomópontok kialakítását.

A szerkezet felépítése hierarchikus. A körbemenő négyövű rácsos főtartók 6 m szélesek és 13 m magasak. A főtartók között 12 méterenként lévő 72 m fesztávolságú fióktartók 6,5 m magasak. A fióktartók között 6 méterenként 1,2–1,44 méteres változó magasságú rácsos szelemenek futnak, melyek közvetlenül támasztják alá a magasbordás perforált trapézlemez burkolatot.

A fő tartószerkezetek elemei cső keresztmetszetűek. A főtartó övszelvényei 762 mm átmérővel és 20–50 mm falvastagsággal készültek.

A homlokzati falvázoszlopok csak a homlokzat síkjára merőlegesen támaszkodnak a tetőszerkezethez. Függőleges terhüket az alattuk lévő vasbeton szerkezeteknek adják át, és a homlokzat síkjában önálló merevítő rendszerrel épülnek. Az ideiglenes lelátók acél lefedése ráterhel a főtető külső oldalára.

A duna felőli „Dunai Ikon" látvány acélszerkezet és a Népfürdő utca felőli bemelegítő medence acél lefedése a nagy tetőtől független dilatációs egységek.

JELLEMZŐ CSOMÓPONTOK KIALAKÍTÁSA

A szerkezet méretei miatt a szelemeneken kívül minden szerkezeti elem rudakra bontva, külön gyártmányként készült, és csavarozott kapcsolatokkal épült össze. A nyomott elemek toldását karimás kapcsolatokkal terveztük, a húzott elemeket hevederes, kétszer nyírt csavaros kapcsolattal illesztettük.

A rácsrudak csatlakozása az övszelvényekhez a felhasított övszelvényen átdugott csomólemezen keresztül történik. A nyomott rudak a csomólemezre hegesztett csőcsonk és karimás kapcsolaton keresztül rögzülnek. A húzott rácsrudak a csomólemezre hegesztett kereszt hevederen keresztül, kétszer nyírt csavarozott hevederes kapcsolattal illeszkednek. A főtartó rácsrúdjainak hevederes kapcsolatainál a hevederlemezek a csőszelvény keresztmetszetén belül maradnak, így lehetőséget biztosítva arra, hogy a későbbiekben ezek a kapcsolatok elburkolásra kerüljenek, és így az áthatásos csőkapcsolatok benyomását keltsék.

Sajátságos csomópont a szerkezet támaszcsomópontja. A mértékadó függőleges reakció erő 30 000 kN, és földrengés esetén 7000 kN vízszintes erő is ébredhet. A vasbetonszerkezetre acél saruzsámolyokon és acél gömbsarukon keresztül támaszkodik a szerkezet. A vasbeton lemez felső síkjára acéllemez került bebetonozásra, mely a vízszintes erőket a ráhegesztett nyírócsapokon keresztül adja át a lemeznek. Az acél saruzsámolyokat ezekre a lemezekre hegesztettük fel a helyszínen, a zsámolyokhoz a sarukat, és a sarukhoz a felszerkezetet szintén helyszíni hegesztéssel rögzítettük. A szerkezetet a saruk karbantartásához, cseréjéhez meg lehet emelni ezekben a csomópontokban. Az emelési pontok a két külső függőleges borda vonalában vannak.

GYÁRTÁS

A Dagály főtető gyártásához 10 kilométer csövet, egyéb szelvényekkel együtt 15 kilométer szelvényt daraboltunk le. A teljes főszerkezet és az emelési segédszerkezetek gyártása 2015 októberétől – 2016 februárjáig tartott. Az emelésre 2016. február 19-én került sor.

Csőáthatás vágásokhoz, csövön lévő ablakok vágásához a holland HGG-től vásárolt SPC1200PT csővágó gépet használtunk, melyekhez 3D CNC vágási programot készítettünk a csatlakozási pozíciók és leélezések pontos előkészítéshez. A csőáthatások, leélezések kialakítása ezen célgép nélkül ebben a volumenben gyakorlatilag lehetetlen.

A nagyátmérőjű csövek toldásához elengedhetetlen volt a csőforgató berendezés illetve a fedőporos hegesztőgép használata.

A támaszelemek 80 mm vastag lemezből készültek, 40 mm-es sarokvarrattal. Egy sarokelem összeállításához több mint 2 kilométer hegesztési varrat volt szükséges, 1,1 tonna huzalt használtunk hozzá. A varratméretek és a nagy hőbevitel miatt a támaszelemek csillapítása mellett döntöttünk. Az egyenként 10 tonnás elemek feszültségmentesítését nem a hagyományos módszerrel, hanem az amerikai hadseregben kipróbált és bevezetett eljárással, a Meta-Lax vibrációs feszültségmentesítő készülékkel végeztük.

A főtartók esetében az első szerelési egységeket a gyár területén próbaszereltük. A próbaszerelés célja volt a nagyméretű varratok készítése közben előforduló torzulások, rövidülések hatásának felmérése és a tapasztalatok visszavezetése a további gyártási folyamatba.

A szerkezetek felületvédelme háromrétegű festés, összesen 240 mikron vastagságban. Festőüzemünkben havi 700-750 tonna acélszerkezetet festettünk le. A Dagály összes acélszerkezetének felületvédelmére 63 tonna festéket használtunk fel.

A főtető elemeit 200 kamionnal szállítottuk az építkezésre, mely kamionok nagy része túlméretes volt. Az összes szerkezet kiszállítása több mint 300 kamiont vett igénybe.
Figyelembe véve az egyes szerkezeti egységek előírt méretpontosságát és geometriáját, a gyártás során a minőségellenőrzéshez többféle digitális mérőműszerre (szögmérők, vízmértékek, lézeres távmérők) volt szükség. Továbbá a gyártási minőségellenőrzésnél a 3D lézerszkenneres technológiát is alkalmaztuk, amely lehetőséget kínált az összetett és nagyméretű elemek geometriai viszonyainak gyors és megbízható ellenőrzésére.

A tartók fő elemeinek szállítása több mint 20 m hosszú, széthúzható pótkocsis szerelvényekkel és szakkíséret biztosításával történt.

SZERELÉSTECHNOLÓGIA

A szerkezet szerelésére két megoldás rajzolódott ki. Az első elképzelésünk az volt, hogy a főtartókat két darabban előszereljük a terepszinten, majd a két tartórészt felemelve, a végleges magasságban darutartás mellett építjük össze azokat. A főtartók megépítése után a fióktartókat szintén két darabban előszerelve két oldalról, a főtartók felett emeltük volna a helyükre. Ez a megoldás a szokásosnál nagyobb teherbírású darukat igényelt volna (750 t), melyeknek az épület hossz-oldala mentén végig mozognia is kell. A fióktartók két darabban történő beemeléséhez is nagy teherbírású darukra lett volna szükség, mivel azokat át kell emelni a főtartó felett, és a daru tengelyétől 40 m-re benyújtani. A szelemenek és merevítő elemek beemelése a toronydaruk segítségével is megoldható lett volna, itt nehezítő körülményt a 35,4 m-es magasságban történő szerelés jelentette volna.

Az épület kialakítása lehetővé tette, hogy a főtartóknak a vasbeton magok közötti részét előszereljük a 10,8 m-en lévő körbemenő monolit vasbeton födémen. Ez a lehetőség adta azt az ötletet, hogy az egész tetőt szereljük elő ezen a szinten, és egyben emeljük fel a végleges magasságába (a főtartók alsó övének tengelye 28,9 m). Ehhez a techológiához külön segédszerkezeteket kellett építenünk a vasbeton magok tetejére: ezek az emelő pilonok, amelyek a hidraulikus emelő sajtókat támasztották alá. A főtartók végére emelő csőrt kellett építeni, ahová a sajtókból lelógó emelő kábeleket rögzítettük. Az emelő berendezéseket egy svájci székhelyű cég, a VSL Switzerland Ltd. hozta, és magát az emelést, ezen berendezések beszerelését és működtetését is ők végezték.

Ezen szereléstechnológia előnye, hogy nem kellett nagy elemeket külön előszerelni és mozgatni. A legnagyobb elem a főtartók felső övének közbenső 24 m-es, 25 tonnás darabja. Ezt az elemet a terepszinttől 25,5 m magasra és a daru tengelyétől 18 m-re kellett beemelni.

A fióktartók szereléséhez ideiglenes állványokat használtunk a medencetérben felállítva. Ezekre az állványokra a fióktartókat öt darabban előszerelve emeltük be, és az állványokon szereltük össze őket. A kosaras emelőkkel rá tudtunk menni a 10,8 m-es vasbeton födémre, így meg tudtuk szerelni a szerkezet legmagasabb pontját is, ami a födémtől 15 m-es magasságban volt. A 4 darab sarokelemet és az emelő pilonokat ebben az esetben is a magok tetején, a végleges magasságban kellett szerelni.

EMELŐBERENDEZÉSEK

Az emeléshez szükséges segédszerkezetek és a tetőszerkezet ellenőrzése emelési állapotban a kivitelező feladata volt. A képeken fehér színű a tetőszerkezet és barna alapmázoltak az ideiglenes emelési segédszerkezetek.

A segédszerkezetek tervezésekor a tető önsúlyát esetleges tehernek tekintve másfélszeres biztonsági tényezővel vettük figyelembe, és további, 1,08 dinamikus tényezővel is számoltunk. Emelés közben a tetőszerkezeten további installációként csak kezelőjárdák voltak, további terheket nem engedtünk felvinni az emelendő tetőre. Ennek két alapvető oka volt. Az egyik, hogy a tető emelés közbeni alakváltozásait korlátozni kellett, hogy a magok tetején lévő sarokelemekkel össze tudjuk építeni az emelés után. A másik kritikus pont az emelő pilonok reakcióerőinek bevezethetősége volt a magok 75 cm vastag monolit vasbeton zárófödémébe. Maga a tetőszerkezet erőtanilag nem volt kihasználva az emelés közben.

A tetőszerkezetet a sarokelemek nélkül emeltük, a sarokelemek a végleges magasságban épültek, itt várták a tető többi részét. Így a rövid és a hosszú oldali főtartók nem voltak egymáshoz kapcsolva. A hosszúfőtartót elfordulással szemben a rövidfőtartó merevíti végleges állapotban. Mivel emelés közben ez a kapcsolat nem létezett, a fióktartók befordították a hosszúfőtartót, a felső öv mintegy 20 mm-t mozdult befelé. Emelés után a sarokelemeket hidraulikus sajtók segítségével billentettük meg, hogy az alakváltozott tetőszerkezethez hozzá tudjuk kapcsolni.

Ezen tetőszerkezet ellenőrzése emelési állapotban jóval egyszerűbb volt, mint egy szabadon szerelt vagy betolt híd vizsgálata építési állapotban. A statikai váz alapvetően nem változott, továbbra is kéttámaszú tartó, az emelési pont is hasonló helyen volt, mint a végleges támasz, attól 5 m-rel beljebb. A statikai váz különbségét az adta, hogy a főtartók nem voltak összekapcsolva, így a két főtartó nem támasztotta meg egymást.

Az emelőcsőrök alatt kitámasztó gerendákat építettünk, amik 50 mm mozgást engedtek meg a tetőnek minden irányba. A kritikus pont az, amikor a tető a végleges magasságában van, a függesztő kábel ekkor a legrövidebb, az 50 mm elmozduláshoz tartozó vízszintes erő ekkor a legnagyobb. A Duna-parton 44 m-es magasságban jelentős mértékű szélteher fellépésével kellett számolni. Az emelőpilonra és az alátámasztó vasbeton födémre ez az állapot volt a mértékadó.

AZ EMELÉS FOLYAMATA

Az emelési segédszerkezetek és az emelőberendezések beszerelése után kezdődött az emelési folyamat. A tetőszerkezet a födémen lévő szerelőbakokon állt, az emelőberendezésekben folyamatosan, apró lépésekben (20%; 40%; 60%; 70%; 80%; 90%; 95%, 100%) emeltük az olajnyomást, így folyamatosan adtuk át a terhet a szerelőbakokról az emelési segédszerkezetekre. A számított teljes emelési erő 60%-nál emelkedett el a főtartó a szélső szerelőbakokról, és 95%-nál a középső támaszok is elemelkedtek. A teherátadás ezzel megtörtént, további 30 cm-t emeltünk a szerkezeten és megálltunk. Ezek után a tehertartási próba következett, 12 órára így hagytuk a szerkezetet a további emelés előtt.

Az emelési segédszerkezeteken geodéziai mérésekkel ellenőriztük, hogy a kialakult alakváltozások hogyan viszonyulnak a számított értékekhez. Az emelőpilonok tetején lévő gerendák végeit mértük három időpontban, a teherfelvétel előtt kvázi feszültségmentes állapotban, teherfelvétel után, és 12 óra eltelte után, a tehertartási próba végén.

Az első és a második mérés eredményei mutatják a szerkezet alakváltozását, ezt összehasonlítottuk a számított eredményekkel, és megállapítottuk, hogy érdemi eltérés nincs, a szerkezet úgy viselkedik, ahogy vártuk. A második és a harmadik mérés eredményei a tehertartási próba alatt bekövetkezett lassú alakváltozásokat mutatták volna; az emelőpilon a vasbeton lépcsőházi mag födémére terhelt, a vasbetonszerkezet időben elnyúló alakváltozásait ellenőriztük ezzel. Az eredmények azt mutatták, hogy a tehertartás alatt további alakváltozás nem alakult ki, így folytathattuk az emelést.

Az emelőberendezések dugattyúinak hossza 55 cm. Egy teljes kitolás, visszaengedés, újraindítás 7-8 perc alatt végigmegy. Ha minden jól megy 4,4 m/óra sebességgel lehet emelni a szerkezetet. Az emelőberendezések működtetési előírásai 7,0 m emelés utána egy meghatározott ellenőrzési, karbantartási folyamatot határoznak meg, ami a 16 emelő berendezésnél 1-1,5 órát vett igénybe. Összességében a 17,0 m emelést két karbantartással 8 óra alatt sikerült végrehajtanunk.

A végleges magasság elérése előtt 100 mm-rel megálltunk, és mind a négy emelési sarokban újraszinteztük a tetőszerkezetet. A végleges magasság elérése után az ún. repülő elemek beszerelése volt a fő feladat, amelyet úgy tudtunk beépíteni, hogy a sarokelemek alatt lévő 3-3 db ideiglenes sajtóval a sarkokat megemeltük és a megfelelő szögbe döntöttük, hogy a karimás kapcsolatok a lehető legtökéletesebben illeszkedjenek egymáshoz. A repülő elemek beszerelése és nyomatékra húzása után történt meg az emelő berendezésekről a teherleadás a szerkezetre, mely szintén egy körültekintő folyamat volt. A teherátadás után, pedig az emeléshez szükséges segédszerkezetek kibontása és a többi szakági munka folytatása következett.