Uszoda álmennyezetének vizsgálata

Uszoda álmennyezetének vizsgálata
Az adott munkánál a Megrendelő egy uszoda álmennyezetének statikai felülvizsgálatának elkészítésével bízott meg minket.
A vizsgálat során több alkalommal történő helyszíni bejárást tettünk és laboratóriumi vizsgálatokat készítettünk.

1. ábra: Vizsgált alumínium álmennyezet kialakítása

2. ábra: Vizsgált fa álmennyezet kialakítása

Az álmennyezet egyik része a medence felett alumínium elemekből összeállított, függesztett szerkezet volt, a másik része pedig a medence melletti közlekedő felett fából készült. A vizsgálat szükségességének oka az volt, hogy több elem sérült, görbült volt és számos elem leesett. A Megrendelőtől megkaptuk az épület terveit.

Az álmennyezet felméréshez emelőkosaras munkagép és az azt üzemeltető szakember állt a rendelkezésünkre. Az eszközről elérhető összes elemet és kapcsolatukat megvizsgáltuk, dokumentáltuk és fotódokumentációt készítettünk. Ezek alapján felmérési rajzokat készítettünk. Az uszodában hő- és páramérést végeztünk, valamint a fa szerkezetű álmennyezet elemein felületi és anyag nedvességmérést is végeztünk.

A felmérés során használt eszközök:

• Nikon D7500 típusú fényképezőgép a fotódokumentáció készítéséhez
• BOSCH GLM 50C lézeres távmérő a geometriai méretek felméréséhez
• TROTEC BC60 hő- és páramérő a levegő hőmérsékletének és páratartalmának a megméréséhez
• TROTEC BM31 felületi nedvességmérő roncsolásmentes anyag nedvességméréshez
• TROTEC BM18 anyag nedvességmérő roncsolásmentes anyag nedvességméréshez

Felmérés és vizsgálatok eredménye
A felmérés során vizsgáltuk a levegő hőmérsékletét és páratartalmát is, melyek a következőek voltak:

• medencénél: 27,3 °C és 57%
• alumínium álmennyezet magasságában: 28,2 °C és 51%

Alumínium álmennyezet

A felmérés során először az álmennyezet geometriáját és kialakítását vizsgáltuk. Ez alapján megállapítható, hogy nem a tervezett álmennyezet valósult meg. A tervek alapján a vonórúdról függesztettek volna közvetlenül egy fa szerkezetű álmennyezetet. A megvalósult álmennyezet ettől eltért, a következő rendszerrel lett kialakítva: a vonórúd tetejére egy 50x5x5-ös L acél gerendát helyeztek, majd erről az L acélról függesztették az alumínium anyagú álmennyezetet.

3. ábra: Álmennyezet szerkezeti kialakítása

Az álmennyezet felmérése során az emelőkosárral megközelíthető részeket kézzel megmozgattuk, a kapcsolatait ellenőriztük és fotódokumentációt készítettünk. Az emelőkosárral elért és megvizsgált szerkezeteket, illetve a károsodott vagy nem megfelelően kapcsolódó szerkezeteket felmérési rajzokon foglaltuk össze.

A felfüggesztő elemekből egy darabot leemeltünk, ideiglenes megoldásként gyorskötözővel helyettesítettük. A leemelt felfüggesztő acél elem teherbírását szakítóvizsgálattal vizsgáltuk. A vizsgálat leírását és eredményeit a Laboratóriumi vizsgálatok fejezetben rögzítettük.

4. ábra: Rögzítő elem erő-elmozdulás diagramja

A vizsgálat során kiderült, hogy a rögzítő elem U alakú acél feszítőjének sarka a szerkezeti elem leggyengébb pontja, a tönkremenetel itt következett be 1247 N erőnél (~125 kg). A szerkezeti elem viselkedése jó közelítéssel lineárisan rugalmas-rideg modellel jellemezhető. A tönkremenetelnél tapasztalt legnagyobb elmozdulás mindösszesen 12 mm volt a teljes elem mentén. A tönkremenetel jelentős alakváltozás és folyási plató nélkül következett be, így ez kiemelkedően veszélyes tönkremeneteli módnak tekinthető.

Az egyik leesett elemet megkaptuk, aminek a tömegét így le tudtuk mérni: 317,5 gramm. Ebből becsülhető a teljes álmennyezet súlya, illetve végeselem modell alapján a felfüggesztő elemekre jutó erők. Az elvégzett laboratóriumi vizsgálat eredménye alapján a teherbírás és a terhelés összehasonlíthatóvá vált.

5. ábra: A készített végeselem modell az álmennyezet becsült súlyával

6. ábra: A felfüggesztésre jutó erők, mértékadó 0,32 kN

 

A terhek oldalon a biztonsági tényezőt γ=1,35-re vettük fel, míg a teherbírás oldalon γ=2,0-re azon megfontolásból, hogy a törés ridegen következett be. Ezek alapján összehasonlítva:

F_Ed = 0,32 kN < F_Rd = 1,248 kN / 2 = 0,624 kN

A rögzítőelem tervezési teherbírása így nagyjából kétszer akkora, mint az álmennyezetből keletkező terhelés. Figyelembe véve azonban, hogy a rögzítőelemek sok helyen töröttek voltak, így akár egy rögzítőelemre a terhelés többszöröse is juthat, ha át kell vennie a szomszédos törött rögzítőelemre jutó terhelést. Mivel a rögzítőelemek erősen korrodáltak voltak, így tönkremenetelük várható, de előre nem meghatározható. Egy rögzítőelem tönkremenetelekor láncreakciószerűen akár az egész álmennyezet is leszakadhat.

Fa álmennyezet

A fa álmennyezet egy része emelőkosárból vizsgálható volt, de a két medence közötti részt nem bírtuk elérni, ezen a részen fényképezőgéppel közelítettünk a csomópontokra és szemrevételezéssel vizsgáltuk a szerkezetet. Azokon a helyeken, ahol a szerkezet emelőkosárból vizsgálható volt, a fa pallók megemelésével láthatóvá vált, hogy sok helyen ezek rögzítése hiányos. A fa pallók nedvességtartalmát két helyen is vizsgáltuk, a kapott érték 13% volt, amely átlagos, légszáraz értéknek tekinthető. A fa pallók mérete 20×200 mm volt, amelyeket egymáshoz és a tartószerkezeti rétegelt-ragaszott konzol elemhez feles csapolással rögzítettek. A fa elemek állapota megfelelő volt, repedés sehol sem volt látható. Néhány elem megvetemedett, de ez inkább csak esztétikai problémát okoz, mint tartószerkezetit.

A vizsgálatok során a következő megállapításokat vontuk le:
Alumínium álmennyezet

Az álmennyezet vizsgálata során a következő megállapításokat tehetjük:

• a jelenlegi álmennyezet nem a kapott tervek szerint készült, mind kialakításában, mind geometriájában illetve anyagában más;
• az álmennyezeti alumínium elemek mintegy 40%-át megvizsgáltuk, amelyből mintegy 10% hibásnak bizonyult.

A megvizsgált elemekből feltételezhető, hogy a teljes szerkezet nagyjából 10%-a nem megfelelően csatlakozik, kilazult, külső hatásra akár el is válhat az álmennyezettől, le is eshet a medencébe.

Az álmennyezeti rögzítőelem teherbírása nagyobb volt, mint az álmennyezetből keletkező terhelés, azonban több helyen a rögzítőelem már eltört, így a jelenlegi felfüggesztési megoldás nem megfelelő. Az összes rögzítőelem erősen korrodált állapotban van.

A medencetér feletti alumínium álmennyezeti rendszeren a helyszíni felmérések és vizsgálatok során több statikai hiba is fellelhető volt. Az elemek tömege és sarkainak kialakítása miatt egy esetleges pozícióvesztés kiemelt balesetveszély forrás lehet a medencét használók számára. Az észlelt statikai problémák megoldására az alábbiakban felsorolt három karbantartási/bontási megoldást javasoltuk:

1. az álmennyezet teljes elbontása;
2.  az álmennyezet teljes elbontása, majd új álmennyezet építése;
3. az álmennyezet teljes körű megerősítése.

Fa álmennyezet

Az álmennyezet vizsgálata során a következő megállapításokat tehetjük:

1. 1. • terveknek megfelelően készült álmennyezet;
      • fa anyagának vizsgálata során a nedvességtartalma megfelelő volt, károsodásra utaló jelek csak helyenként látszódtak, amik leginkább vetemedések voltak;
      • az álmennyezeti elemek rögzítése azonban hiányos: legtöbb helyen csak a saját súlyuk tartják a helyükön az elemeket.

Az álmennyezetnél néhány helyen egy-két elem hiányzik, amely azonban nem okoz stabilitási problémát. Az álmennyezet fa tartószerkezethez való rögzítése azonban legtöbb helyen teljes mértékben hiányzik. Noha a szerkezet feltételezhetően nem kapna olyan irányú terhelést, amitől a helyéről kimozdulna, ennek ellenére rögzítése javasolt.

Az alumínium álmennyezet teljes körű megerősítése
Az álmennyezet megerősítésére egy karbantartási tervet készítettünk, mely alapján végezhető el a munka.
A megerősítés lépései a következők:

• megerősítés megtervezése
• megfelelő felfüggesztő elemek kiválasztása
• alumínium elemek megerősített keresztkapcsolatainak a megtervezése
• felfüggesztő elemek egyenkénti lecserélése
• deformálódott alumínium elemek egyenkénti helyreállítása, esetleg cseréje
• kijavított elemek visszahelyezése
• kereszt kapcsolatok megerősítése

A megerősítés után garantálhatónak kell lennie, hogy az elemek a helyükről nem tudnak elmozdulni, nem fognak leesni. A megerősítés megtervezése során a jelenlegi meglévő álmennyezet szerkezeti kialakítását kell alapul venni és a betervezendő megerősítő szerkezeti elemekkel ehhez szükséges igazodni.

Felfüggesztő elemek kiválasztása

Az új függesztő elemeknek a jelenlegi felfüggesztési távolságok mellett teherbírás szempontjából legalább 1 kN-os tervezési teherbírással kell rendelkezniük. Ez az érték a felfüggesztési pontok sűrítésével csökkenthető. Az új függesztő elemek a jelenleginél ritkábban nem helyezhetők el.

A felfüggesztő elem függőleges irányban állíthatónak kell lennie, hogy az álmennyezet vízszintes beállítását biztosítani tudjuk.

A felfüggesztő elemnek alkalmasnak kell lennie magas páratartalom huzamos ideig történő elviselésére, tipikusan uszodai környezetben való alkalmazásra.

Alumínium kereszt kapcsolat megerősítése – javaslat

Javasolt műanyag elemmel való megerősítés, mely során minden kereszt kapcsolatot alul és felül is meg kell erősíteni, oly módon, hogy a szétválás semmilyen körülmény között se jöhessen létre.

A javasolt erősítő elem lényege a következő:

• 1. • kereszt alakú megfelelően merev lapoló elemet rögzítünk 4 darab klipsszel
     • a klipszek a lapoló elem végeire vannak rögzítve
     • alulról és felülről is egy-egy ilyen elemet helyezünk a csomópontokba, egyszerű felpattintással
     • az elem megtervezésénél arra kell törekedni, hogy a klipszek olyan közel legyenek a csomóponthoz, hogy oldal irányú mozgás ne tudjon létrejönni, az elemek ne csúszhassanak ki
     • a szélső elemek miatt a kapcsolati elemet L és T alakban is ki kell alakítani

7. ábra: Műanyag megerősítő elem kereszt kapcsolatokhoz

Fa álmennyezet karbantartása

A fa álmennyezet elemei a felmérés során jó állapotúnak voltak mondhatók, azonban helyenként hiányoztak a mechanikus rögzítőelemek, így némelyik elem leemelhető volt a helyéről. A mechanikus kapcsolat kialakításához olyan megoldás szükséges, amely a magas páratartalmú levegőnek tartósan ellenáll, azaz a korrózióra hajlamos fém anyagú rögzítéseket érdemes kerülni. Ezek alapján a rögzítéshez ragasztást ajánlunk, olyan ragasztóanyag kiválasztásával, amely használható magas páratartalomnál is. A ragasztót forgalmazó/gyártó cég képviselője vagy alkalmazás technikusa végezzen a helyszínen próbaragasztást. A ragasztás során a ragasztó gyártója által előírt gyártói útmutatást be kell tartani.