A kormány által eddig biztosított nettó 43,7 milliárd forinton felül még további mintegy 20 milliárdra van szükség a Fővárosi Állat- és Növénykert új területein épülő Pannon Park és benne a Biodóm építésének befejezéséhez – közölte a létesítmény december 17-i sajtóbejárásán Persányi Miklós főigazgató.

A beruházás jelenleg 75 százalékos készültségi szinten van, eddig mintegy 28 milliárd forintot fordítottak rá. A 2017 nyarán megkezdett beruházás első üteme várhatóan 2020 tavaszán lezárul, akkor kezdődhetnek a dekorációs és belsőépítészeti munkák, a növényesítés, az állatok és a berendezés beszerzése és elhelyezése, valamint a parképítés. A közönség 2021 végén veheti birtokba a Pannon Parkot.

Persányi Miklós hangsúlyozta: a beruházás költségeinek emelkedését több tényező együtt okozta, új területrészek állatkerthez csatolásával nőtt például a Pannon Park területe, módosult a műszaki tartalom, bekerültek a kerítésen kívüli területrendezési munkák, meghosszabbodott a beruházás időtartama, valamint a 3-4 évvel ezelőtti becsléshez képest nőtt bizonyos projektelemek ára is. Mint hangsúlyozta, a Biodómhoz hasonló épület eddig még soha nem készült Magyarországon. Olyan projektelemek költségeit is megismerték továbbá, amelyek korábban nem szerepeltek a becslésekben: elkészültek például a hullámvasút korszerűsítésének tervei – jegyezte meg. Az MTI kérdésére a főigazgató elmondta, hogy a nemzetközi állatkerti példák alapján egy ilyen beruházás akkora pluszbevételt generál, ami fedezi majd a budapesti állatkert évi 1,5-2 milliárd forinttal megemelkedő üzemeltetési költségeit. Persányi Miklós cáfolta a Biodóm óriási energiaigényéről szóló híreket is, számításaik szerint ugyanis az 1,7 hektárnyi területen felépülő, fedett állat-és növénypark fogyasztása évi 10-12 ezer GWh lesz, ami egy kisebb bevásárlóközpont energiaigényével egyenlő. (MTI)

A Biodóm acélszerkezetének kvázi szabad szerelése

Egy évvel ezelőtt, 2018 karácsonyára, bő négy hónap alatt elkészült a Budapesti Állat és Növénykert jövőbeli látképét legjobban meghatározó Biodóm épület acélszerkezetű lefedése. Az építés nem szokványosan, azonban a speciális szerkezet kialakítás által lehetővé tett módon, kis darabokban, kvázi szabad szereléssel történt. A szabályos felületek szabad szerelésnek önmagában is megvannak a sajátosságai. Az ettől való részleges eltérés szüksége szabad formájú felület esetén pedig további, megismerésre váró nehézségeket eredményezett.

Dr Merczel Dániel Balázs
Bükkösi Raymond

A szerkezet rövid bemutatása

A Biodóm kupolája egy szabad formájú, háromszögekből felépülő acél rács. A szabad forma jelentése az, hogy az alak nem hasonlítható egy szabályos poliéderhez vagy bármilyen térmértani szabályos felülethez. A Biodóm négy dómra bontott a képen jelölt módon, melyeket lapos vápák határolnak el egymástól. A dóm teljes vetített alapterülete ~17.000 m2, magassága 36 m a tetőponton és 964 tonna acélból készült, ami kimagaslóan alacsony 56 kg/m2-es acélfelhasználást jelent. Ekkora területre ilyen kevés anyagból egyetlen oszlop nélkül tetőt készíteni roppant gazdaságos, ami az esztétika mellett alátámasztja a szerkezeti forma létjogosultságát.

A dómot összesen 1502 db azonos átmérőjű, csőszelvényű rúd alkotja, melyek három kitüntetett irányban futó párhuzamos alkotósereghez illesztettek. A peremek kivételével a rudak hatágú csillag csomópontokban találkoznak. A csillagok a rudakhoz homloklemezes, rejtett csavaros kapcsolattal rögzítettek nyomatékbíró módon.

A nyomatékbíró kapcsolatra azonban nem azért van szükség, mert a szerkezet hajlított. Lokális zavaroktól eltekintve a szerkezet a háromszögelésnek köszönhetően döntően tengelyirányú erőkkel visel minden irányú és elrendezésű terhet. Ezek a belső erők többnyire nyomóerők, melyek miatt stabilitási problémák merülhetnek fel főként azokon a részeken, ahol nincs szemmel is jól látható kétirányú görbülete a felületnek. A négy-csavaros kapcsolat ezt hivatott orvosolni. A homloklemezes kapcsolat továbbá a peremzavarok miatt előálló nyomatékok felvételére is alkalmas.

A szabad szerelés lényege, hogy a szerkezet kis darabokból sok lépésben kerül összeállításra végleges helyén oly módon, hogy minden újabb darabot a már meglévő szerkezethez erősítünk hozzá, gyámolító állványzat és merevítések nélkül. A már meglévő szerkezetnek tehát minden az építés során előálló ideiglenes állapotban önhordónak és meglehetősen merevnek kell lennie, hogy nagy alakváltozások ne lehetetlenítsék el az újabb darabok illesztését.

A Biodóm szerelése során általános esetben három rúdból és egy csillagból álló ütemek kerültek egyszerre beemelésre. Egy ilyen emelési egység egy háromlábú bakállványnak a torz példája, ami biztosítja, hogy odafent komolyabb erőlködés nélkül is gyorsan rögzíteni lehessen a három rúdvéget (megj.: kinematikailag határozott egységek). A szerelés tehát sok kis darabban elvégezhető, azonban a meglévő szerkezet nem lehet teljeséggel megtámasztatlan. Ennek oka, hogy a szabad formájú felületen kiterjedten találhatók kedvezőtlen alakzatok, mint például vápák, konkáv szerkezeti egységek, kis görbületű részek. A szerkezet ugyan bármely ideiglenes állapotában teherbíró, azonban a szerelés alatt álló szabad perem nem elég merev, hogy ahhoz az újabb ütemek problémamentesen szerelhetők legyenek. A mindenkori szabad peremet ezért néhány állvánnyal szükséges gyámolítani ahhoz, hogy az alakváltozások egy elfogadható határérték alá csökkenjenek. Ezekről az állványokról kézi emelővel a szerkezet korlátozott mértékben vissza is emelhető. Egy időben legfeljebb 4 állvány szükséges, ezeket azonban viszonylag gyakran kell elbontani és pár sorral előrébb újra építeni. Tehát összességében kevés állvány anyag, de az sok pozícióban szükséges. A fokozatosan előre haladó gyámolítás szüksége miatt neveztük el a szerelés menetét kvázi szabad szerelésnek.

Annak érdekében, hogy a szabad perem elmozdulásai minimalizálhatók legyenek a szerelés tervezése során minden egyes ideiglenes állapotot többszöri iterációval, több mint 1000 analízissel megvizsgáltunk, és így határoztuk meg az emelési ütemek sorrendjét, az állványok helyét és építésük, bontásuk ütemét. A továbbiakban kiértékeltünk minden egyes emelési egységet is, hogy megadjuk azok tömegközéppontjának helyét, a végpontok relatív magasságát és a szükséges emelő kötelek hosszát. Az így elkészített több száz oldalas szerelési dokumentáció azt hivatott biztosítani, hogy a szerelés sebészi pontossággal, meglepetések nélkül végrehajtható legyen. A teljes, soktényezős projekt előrehaladása azonban szükségessé tette, hogy kezdeti elképzeléseinket revideáljuk, támogatva ezzel a vállalkozás sikerét. 

Gyakorlati korlátok

Az építés végső befejezését felgyorsíthatja, ha a belső munkálatok a már elkészült és beburkolt tető védelmében készülhetnek az időjárás viszontagságaitól izoláltan. Belső oszlopok híján ennek elvi akadálya nem lévén, a karéjfal és a peremgerenda megépítését követően elindulhatott az acélszerkezet szerelése. Ez azt is jelentette, hogy a szerelést végző daruknak nem kellett elkészült vasbeton födémeke állva dolgozniuk. Azonban a roppant tömegű vasbeton belső szerkezetek kivitelezése sem álhatott le a szerelés idejére. Több szakág párhuzamos munkavégzése pedig egy beton arénában komoly organizációs problémát okoz.

Mivel a szerelés nem az elkészült vasbeton szerkezetek tetejéről történt, hanem az alaplemezről, az ideiglenes állványok magassága igen nagyra nőtt még a dóm alacsonyabb pontjain is. Az így alkalmazott négylábú nehéz állványok gyakori áthelyezése mind költség, mind pedig idő szempontjából számottevő többlet ráfordítást róttak a projektre. Az állvány lábak ráadásul rendszeresen útban is voltak a vasbeton belső szerkezetek építésének.

A harmadik, és az előbbiekkel szorosan összefüggő korlát, amibe az építés ütközött pedig az volt, hogy a szerelést már a megkezdés idején gyorsítani kellett a szűk előirányzott határidő miatt. A határidőt tartani az aprólékos és körültekintő szerelési eljárással nem lehetett. A munkának egy új feltételrendszerét és a mérnöki támogatásnak egy új módját kellett kidolgozni, hogy az ütemek jól tervezetten és koordináltan kerüljenek a helyükre, és a dóm szerkezete még 2018-ban bezárulhasson.

A szerelés menete

A szerelést leginkább az állványépítések és bontások hátráltatták, így ezek átfutási idejét kellett a tervezett mértékhez képest jelentősen csökkentenünk. A folyamatos szereléshez azonban a szabad perem gyámolítása változatlanul szükséges volt. Kompromisszumos megoldásként az állványok döntő többségét darus visszaemeléssel helyettesítettük. A szerelés nem ritkán négy daruval történt, melyből három a peremet tartotta, és csak egy végezte a szerelést. A gyámdaruk emelését hol geodéta irányította, hol pedig tartószerkezeti számítások alapján adtuk meg az emelő erőket.

A gyámdaruk alkalmazása biztosította a perem pozícionálását a szerelés idejére, állandó támaszként azonban nem lehetett felhasználni azokat. Mindezek mellett a daruk kapacitása a nagy magasságok miatt sokszor nem volt elegendő az alak biztosításához, ezért néhány hosszabb ideig bent maradó állványt a kritikus helyeken továbbra is meg kellett tartani. Az állványpozíciók számának minimalizálása érdekében számításokat végeztünk annak meghatározására, hogy a tényleges szerelt alak milyen mértékben térhet el a tervezettől úgy, hogy az az elkészült szerkezet teherbírását jelentősen ne károsítsa. Meghatároztunk tehát egy szűk térfogatot az elméleti (alakváltozott) alak környezetében, melyen a megvalósult szerkezet alakeltéréseinek belül kellett maradnia.

Az általunk felállított alakeltérés követelmények a teljesülését gyakori visszamérések automatizált feldolgozásával ellenőriztük. A geodéta által készített mérések pár gombnyomásos formátum konverziója után az adatokat egy erre a célra készített program feldolgozta, és 3D modellt készített a megvalósult és a tervezett alakról. A kettő közötti különbség könnyedén skálázható, nagyítható volt, hogy a szerkezet aktuális problémái jól vizualizálhatók legyenek. A 3D megvalósulási modellből automatizálva lehetett analitikai modellt is készíteni, hogy túlzott mértékű alakeltérés esetén a visszaemelések és új állvány pozíciók számítással tervezhetőek legyenek. Ezekkel az eszközökkel lehetővé vált az egy napon belüli, a helyszíni állapotokon alapuló mérnöki támogatás és irányítás. A szerelés végül erre a folyamatos mérnöki támogatásra támaszkodva valósult meg, és ennek is köszönhetően maradtak az eltérések a megvalósult és a tervezett alak között határértéken belüliek.

 Tapasztalatok

A szerelés során bebizonyosodott, hogy egy a Biodómhoz hasonló háromszögelt rácshéjat kis darabokból szabadon szerelni a feladat komplexitásához mérten egyszerű és gyors lehet. A háromrudas emelési egység alakjának jó megválasztása is igazolást nyert, mert az építők csupán háromszor találkoztak olyan problémával, hogy egy rúd nagyon nehezen fér be a helyére (az 1502 rúdból). A háromlábú bakállvány jól vizsgázott. A szabad forma tökéletlensége miatt állékonysági problémák nem, de merevségi problémák fokozottan jelentkezhetnek, ezek azonban legtöbbször a szabad perem közvetlen környezetére korlátozódnak. A peremtől távolodva a szerkezet merevsége gyorsan növekszik. A merevségi problémák orvoslására korlátozott mértékben gyámolítás szükséges állványokkal, vagy kisebb támaszerők esetén akár darus emeléssel. A bezáratlan szerkezet ezzel együtt is igen „élő”, és a szükséges alak korrekciók ideális helye és mértéke egy ilyen komplex szerkezeten nem magától értetődő. Ennek következtében szükséges a szerelés aktív mérnöki irányítása, melynek gyors elvégzéséhez javasolt a gyakran ismételt munkafolyamatok automatizálása erre a célra fejlesztett digitális eszközökkel.

A szerelést végző munkások és művezetők saját elmondása szerint a szereléssel a kezdeti becsléseikhez képest jóval hamarabb végeztek. A megszerzett tapasztalatoknak köszönhetően a feladatot ismételten ennél is gyorsabban tudnák végre hajtani.

A szabad szerelés tanulható. A tervezés és a végrehajtás egyaránt. A Biodóm acélszerkezete ezen a téren nagyszerű leckéket biztosított a résztvevők számára, akik sikeresen végezték el a szerkezet négykupolás iskoláját.