Vasbeton zárófödémek vasalásfüggő hőtechnikai tulajdonságai és végeselemes modellezésük

A vasbeton szerkezetű épületek esetében a gyakorlati tervezés során energiahatékonysági szempontok ritkán kerülnek előtérbe. Az épületenergetikusok a vasbeton szerkezetek elemzésekor az MSZ EN ISO 10456 és az MSZ 24140 szabványokban megtalálható hővezetési tényezőkre hagyatkozhatnak, mely értékek testsűrűség alapú bontásban vonatkoznak betonokra és vasbetonokra (utóbbi esetben csupán 1 illetve 2%-os vashányadra térnek ki), egyéb tulajdonságokat (pl. vasalás iránya, összetétele, stb.) nem említenek. Dolgozatomban zárófödémek modellezésével a vasalási paraméterek és hőtechnikai tulajdonságok közötti lehetséges összefüggéseket szeretném feltárni.

Kutatásom során egy vasbeton szerkezetű irodaház zárófödémének vasalását 6 különböző terhelési esetre (egyenes rétegrend mechanikai rögzítéssel, illetve leterheléssel, fordított rétegrend, extenzív és intenzív zöld tető, valamint parkolótető) terveztem meg. Az alkalmazott tető rétegrendek megfeleltek a 7/2006.TNM rendelet költségoptimalizált, illetve közel nulla követelmény értékeinek, az épületfizikai számításokat az MSZ EN ISO 6946 szabvány alapján korrekciókkal kiegészítve készítettem el. A megtervezett födémek közül két mértékadó teheresetet kiválasztva, modellenként 3 különböző vasátmérő felhasználásával létrehoztam a középső 6x6 méteres szekciók háromdimenziós vasalási terveit. Ezután ANSYS szoftverkörnyezetben háromdimenziós, állandósult állapotbeli hőtechnikai szimulációkkal vizsgáltam a kiválasztott lemezmodellek 1 m² -es elemekre bontott részegységeit. A szimulációk segítségével a felületi hőáramokból számítottam a vonatkozó hőátbocsátási- és egyenértékű hővezetési tényezőket. A modellezett födémekre kapott négyzetméterenkénti eredményeket kiértékeltem és összehasonlítottam. Ezen felül vizsgáltam a bordázott betonacélok hőtechnikai helyettesíthetőségének lehetőségeit is.

A szimulációkat a közbenső födémrész 1:2 méretarányú modelljein végzett mérések segítségével validáltam, melyeket a kutatásban vizsgált három különböző vasátmérővel készítettem el. A laboratóriumi mérésekhez használt 1:2 méretarányú próbatestek 20x20x10 cm méretben, 4, 5 és 6 mm vasátmérővel bevasalt kialakítással, C 30/37-es szilárdsági osztályúnak tervezett betonnal készültek el, melyből vasalásmentes etalon próbatestet is gyártottam. A hővezetési tényezőket kiszárított állapotban, peremvédett segédfűtőlapos berendezéssel mértem. Szimuláció készült a mérési módszer alkalmazhatóságának szemléltetésére is.

A valós kísérletek és numerikus szimulációk elemzése alapján következtetéseket vontam le a vasbeton födémszerkezetek vasalásfüggő hőtechnikai tulajdonságaival kapcsolatban. A dolgozatomban a szerkezettervezés kihívásain túl a hőtechnikai szempontok figyelembevételével és a vasbetonszerkezetek vasalásának energiatudatos tervezésével foglalkoztam, mely tapasztalatok és eredmények a későbbi szerkezettervezési praktikumban hasznosíthatóak lehetnek.

szerző

• 
  Paulik Emese
  Építőmérnöki szak (műszaki alapdiploma BSc szint)
  alapképzés (BA/BSc)

konzulensek

• 
  Dr. Nagy Balázs
  Egyetemi docens, Építőanyagok és Magasépítés Tanszék
  
• 
  Dr. Hlavicka-Laczák Lili Eszter
  adjunktus, Hidak és Szerkezetek Tanszék
• 
  Dr. Nehme Salem Georges
  egyetemi docens, Építőanyagok és Mérnökgeológia Tanszék

helyezés