HÉV bevezető szerkezetét 1970 és 1972 között építették. Tervezése 1968-ban kezdődött, tanulmánytervi szinten. A kiviteli terveket 1969–70-ben a vonali szakaszra és a HÉV-végállomásra a Főmterv, a metrókijáratra, a jegypénztárakat magába foglaló műtárgyra pedig az Uvaterv készítette, az akkori Közúti Hídszabályzat (MSZ 07-3700) előírásai szerint. A megvalósulási vagy a kiviteli terveket nem találták sem a tulajdonosnál, sem a kezelőnél, sem az üzemeltetőnél. Sajnos a terveket a tervezők tervtárából is selejtezték, ezért csak egyéb forrásokból lehetett tájékozódni a megépült szerkezet részleteiről. Egy azonban nyilvánvaló volt: a szerkezetet legfeljebb közúti A jelű teherre méretezték, villamos teherre biztosan nem.

A vizsgált HÉV-vonalszakasz

A tervezési munka elnyerésekor elkezdődött az adatok felkutatása. Egyik forrás a Budapest Főváros Tanácsa VB Közlekedési Főosztályának kiadványa, amelyet a HÉV bevezetés megnyitásakor adtak ki. A Főmterv Híd- és Szerkezettervező Irodáján egy kolléga szekrényében is voltak számunkra nagyon fontos tervlapok, azonban hiányosan, bizonyos esetekben ugyanarra a szakaszra vonatkozóan több eltérő statikai vázú szerkezetre is. Geodéziai felmérés készült a vonalszakaszra. A felmért geometriát összevetettük az előkerült tervekkel. Éjszakai üzemszünetekben végigjártuk a szerkezetet, s a látottakat összevetettük a tervekkel. Általában megnyugtató egyezést tapasztaltunk.

Az eredetileg épített szerkezet ismertetése

A műtárgy környezetében egyenletes talajrétegződést tártak fel a vizsgálatok. A terep alatt 6-7 m mélységig vegyes összetételű, törmelékes, homokos agyagos feltöltés és holocén kori ártéri iszap, agyag található. Ez alatt a réteg alatt 5–10 m vastag pleisztocén kori kavicsréteg van, melynek különösen az alsó része durva, görgeteges, homoktartalma minimális. Ez alatt a réteg alatt találták meg a nagy vastagságban települt oligocén kemény, sokszor palás agyagot. A talajvíz magassága és áramlásának iránya a Duna vízállásától függ. A műtárgy általában nem akadályozza a víz áramlását, mert az alatta lévő nagy hézagtartalmú pleisztocén rétegben az áramlás kialakulhat. A Margit hídtól délre, a HÉV-vonal meghosszabbítására kéreg alatti zárt szerkezetet építettek. A szerkezetben a vágányok tengelytávolsága 3,60 m. A vágánytengelyek és a szerkezet fala közötti távolság 2,30 m. A falak mellett 70 cm széles üzemi járda létesült. A szerkezet belmagassága a sínkorona fölött 5,1 m. A zárt szerkezetbe 220 m hosszú U keret vezet le a Margit híd északi oldaláról.
Ezután békaszáj-keresztmetszetű szelvényben helyezték el a Margit hídi HÉV-megállót. A Margit híd és a Bem tér közötti szakasz Siemens dúcolat védelmében kinyitott munkagödörben épült, zárt keretként.

A zárt keretszerkezet födémének repedésképe – a repedéstágasság mérési helyek beazonosítása a próbaterhelés során (Fotó: Vigh Attila)

A hídfőtől délre lévő íves vonalszakasz nagyon megközelítette egy épület sarkát. Ezen a helyen, 28 m hosszban, cölöpfalakkal támasztották meg a munkagödröt a káros süllyedések megelőzése érdekében. A Bem tértől a Batthyány téri végállomásig résfalas techno­lógiára tervezték át a szerkezetet, ez is in­do­­kolta a fellelt tervek közötti ellentmondásokat. Bizonyos tervlapok szerint az 5+90  hm-től az 5+04,5 hm szelvényig kéttámaszú monolit vasbeton födémmel épült (volna) a szerkezet. Ezután a 2+54 hm szelvényig előre gyártott FT gerendákkal, azután pedig 43,3 m hosszban EHGE feszített tartókkal épült a födémszerkezet. Az állomás és trapéz alaprajzú kapcsolati műtárgya kéttámaszú monolit vasbeton lemez födémmel épült a tervek szerint.

A helyszíni vizsgálatok és eredményei

A helyszíni szemléken feltűnt, hogy a vonali műtárgy kéttámaszú monolit födéme a támaszoknál – szokatlanul! – ki van ékelve. Mindemellett nagy, a későbbi mérések szerint mintegy 14 m hosszban 1–1,2 mm tágasságú repedést is lehetett látni. A közel­ben, mezőközépen sűrű repedéskép volt látható, tágas repedésekkel. A kiékelésből arra következtettünk, hogy ez a szakasz is zárt keretként épült, nem pedig kéttámaszú födémmel. Vizsgálókocsiról testközelből is megvizsgáltuk a monolit födémű szakaszokat. Vaskeresővel megpróbáltuk beazonosítani a vasalás kiosztását, a betonacélok átmérőjét, helyzetét. Feltételezésünk beigazolódott: az egyik vasalási tervlapon kéttámaszú lemeznek feltüntetett szerkezet valójában a szakaszt megelőző zárt keret vasalásával megegyező vasalást tartalmazott. Találtunk olyan vasalási tervlapot is, amelyik ezt az állapotot tartalmazta. Az is megállapítható volt, hogy az alsó sorban felváltva elhelyezett 12 mm és 25 mm átmérőjű vasak közül mindegyik 25 mm átmérőjűt felhajtották a támasz előtt 205 cm-rel. Ezután végzett ellenőrző számításaink kimutatták, hogy a támasszal párhuzamos tágas repedés amiatt jelenhetett meg, hogy a nyomatéki ábrát nem burkolja a 12 mm átmérőjű vasalással rendelkező lemez nyomatéki teherbírása ebben a zónában. Egyértelmű lett tehát, hogy az ilyen vasalású szerkezeteket valamilyen módon meg kell erősíteni, teherbírásukat megfelelővé kell tenni.

Valószínű volt, hogy az eredetileg közúti teherrel egyidejű villamos teherre nem tervezett további födémszerkezet-szakaszok teherbírása nem lesz elegendő erre a teherre. Ennek vizsgálatára először statikai számítást készítettünk a helyszíni szemlék, a néhány, itt-ott fellelt tervlap és a tervlapok tartalmát nagyrészt igazoló vaskeresős vizsgálatok eredményeire támaszkodva. Számításaink azt mutatták, hogy a szerkezet teherbírása a következő terhek viselésére elegendő teherbírási határállapotban:

• Az Útügyi Műszaki Előírás (ÚME) szerinti A jelű teher (800 kN), amellyel egyidejű közúti villamos vasúti teher nem jelenhet meg a födémen.
• Az ÚME szerinti B jelű közúti teher (400 kN) és ezzel egyidejű közúti villamos vasúti teher (22 kN/fm).
• Egy vágányon az ÚME szerinti közúti villamos vasúti teher (4 ×150 kN + 35 kN/fm), amellyel egyidejű hasznos teher nem terhelheti a födémet.

Ezek a gyakorlatban nem jelentenek korlátozást sem a közúti, sem a villamosforgalomban. A környékről a teherforgalom ki van tiltva. A jogszabályok szerint 400 kN-nál nehezebb közúti járművek csak útvonal­engedéllyel közlekedhetnek. A hazánkban eddig használati engedélyt szerzett villamosok legnagyobb tengelyterhelése nem haladhatja meg a 120 kN-t, folyómétersúlyuk pedig kisebb mint 20 kN/fm.

Használati állapotban az üzemi terhekre a repedések számított nagysága a monolit keretszerkezeten meghaladja a megengedett értéket, azonban vizsgálatunk szerint a több mint 40 éve működő szerkezeten nem tapasztaltunk korróziót a betonozási hibából kezdetektől védtelen, szabadon maradt betonacél-felületeken, ezért ezt megengedhetőnek tartottuk. Ennek a jelenségnek abban véljük megtalálni az okát, hogy a szigetelt alagútban kis hőingadozás mellett állandó élénk légmozgás van a Margit híd irányából a Batthyány tér felé, ami szárítja a levegőt.

A ténylegesen közlekedő közúti villamosszerelvények legnagyobb terhe, az utasokkal zsúfolt szerelvény teljes tömege mindennap sokszor ismétlődő teher lesz a szerkezeten. Ez a teher azonban meglehetősen közel áll ahhoz a terheléshez, amit a számítás során teherbírási határállapotban vettünk figyelembe. A méretezéselmélet a teherbírási határállapot számításához rendelt ideális hasznos terhet viszont elvileg ritkán előforduló teherként definiálja, s ennek megfelelő követelményeket támaszt a szerkezettel szemben. A mindennapi használat során megjelenő terhek esetén – a használati kényelem mellett – a legkomolyabb követelmény a szerkezettel szemben a halmozódó képlékeny alakváltozások kizárása. A megvalósulási tervek és tervtári viszonylag teljes, megbízható, azonosítható kiviteli tervcsomag hiányában ezt a határállapotot próbaterheléssel is igazolni akartuk.

Az oszlopsoros megerősítés a Batthyány téri HÉV-állomás középperonján (Fotó: Szikszay Ágnes)

Az első próbaterhelést a kiviteli és tendertervek készítése során, azok részeként hajtottuk végre. A méréseket és azok kiértékelését a Budapest Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Hidak és Szerkezetek Tanszéke végezte, a próbaterhelési tervet és a próbaterhelés kiértékelését a Főmterv Híd- és Szerkezettervező Irodája készítette el. A próbaterhelés során valamennyi különböző szerkezetű szakaszt leterheltünk a számított (biztonsági és dinamikus tényezővel is növelt) legnagyobb teherrel. Az eredmények igazolták az előre gyártott gerendás födémek elegendő teherbírását. A monolit szakaszok (vonali zárt keret és az állomás kéttámaszú lemeze) esetében a mért lehajlások (jelentősen) kisebbek voltak a számítottnál, viszont időben csökkenően, de volt mérhető maradó alakváltozás. A leterhelés és ismételt terhelés után a maradó alakváltozás nagyon kicsi volt. Nem lehetett viszont kizárni, hogy a szerkezet viselkedését befolyásolták az átépítés során nem megmaradó egyéb körülmények is, például a burkolati rétegek együttdolgozása a födémmel, átboltozódás, a falak melletti föld megtámasztó hatása stb. Ezek kizárására újabb próbaterhelést irányoztunk elő, amelyet már a burkolat eltávolítása után kellett elvégezni. A munkára kiválasztott kivitelező a Főmterv tervei alapján 2014 októberében elvégezte az újabb próbaterhelést. A vonali zárt kereten mért eredmények kizárták a halmozódó képlékeny alakváltozást a legnagyobb tehernél is, az állomás födéménél azonban – a mérési eredmények és a mérési hibák azonos nagyságrendbe eső mértéke miatt – ezt nem lehetett egyértelműen kijelenteni. Ezért két lehetőséget ajánlottunk fel az Építtetőnek:

• Nem erősíti meg a födémet, távfelügyeleti rendszert építtet ki, s az eredmények ismeretében vagy nincs szükség a jövőben sem beavatkozásra, vagy az állomási peron közepébe oszlopsort kell – kis valószínűséggel – beépíteni a halmozódó alakváltozások megállítására.
• Megerősítik a födémet, az előzőekben leírtak szerint.

A burkolat eltávolítása után készült geodéziai felmérés azt mutatta, hogy az építésekor elmaradt a túlemelés, ezért a szigetelés felszínéről nem folyik el a víz. Az elmaradhatatlanul kialakítandó lejtést adó réteg terhe miatt kénytelenek voltunk a födém alátámasztását javasolni.

A szerkezet erősítései

A hibásan vasalt szerkezeti szakasz erősítésére nyolc különböző beavatkozási lehetőséget vizsgáltunk, s vetettünk össze:

• Dywidag-rúddal nyomóerő bevezetés;
• Tört tengelyű feszítőpászmával feszítés;
• Födémlemez alsó erősítése szénszállal;
• Keretsarok kiékelése (acélgerenda);
• Keretsarok kiékelése (vasbeton);
• Középső oszlopsor beépítése a vágányok közé;
• Új födém ráépítése (vasbeton vagy acél gerendarács), megmaradó födém zsaluzatként használva;
• Új födém építése a régi bontása után.

Az alkalmazott megoldást a BKV igényei és véleménye határozta meg: a keretsarkokat acélgerendákkal kiékeltettük, ezzel a nyomatékok a kritikus zónában csökkenthetők voltak. A megoldás előnyei közé tartozott a sorozatgyártás és a gyors szerelés lehetősége, amellyel a HÉV forgalmát a lehető legrövidebb időre kellett csak korlátozni, valamint az egyszerű vizsgálhatóság és javíthatóság.

Acélrudakkal történő kiékelés a zárt keretszerkezetű vonalszakaszon (Fotó: Szikszay Ágnes)

A HÉV-állomás nagy fesztávolságú födémét a peron középtengelyébe állított oszlopsorral alátámasztattuk. Az alátámasztás az önsúlyterhekre nem dolgozik, csak az elkészülte után a födémre kerülő rétegek, a villamos vasúti pálya és a közúti, illetve villamos hasznos terhet viseli. Ezzel a nagy pozitív nyomatékok zónáját tehermentesíti majd a további terhekből ott keletkező negatív hajlítónyomaték. Az oszlopsor beépítését – a kivitelező ötletes segédberendezésének köszönhetően – egyszerűen és gyorsan végre lehetett hajtani.

Összefoglalás

A Margit híd és Batthyány tér közötti HÉV-szerkezet 43 évvel ezelőtt épült, az akkori viszonyoknak megfelelő technológiákkal, anyagokkal, az akkor érvényes szabványok szerint. A szerkezetet nem méretezték közúti villamos vasút terhelésre, ezért megerősítés nélkül csak korlátozásokkal felel meg a mai szabványok szerinti közúti és közúti villamos terhek együttesére. Az építésekor elrendelt gyorsítás, az emiatti áttervezések és technológiaváltások következtében a szerkezetben voltak kisebb teherbírású szakaszok. Ezeken a szakaszokon a szerkezetet meg kell(ett) erősíteni. Az erősítési és szigetelési munkák után a szerkezet hosszú távon, a gyakorlati használatot nem érintő forgalmi előírásokkal alkalmas a közúti és a közúti villamos vasúti forgalom terhének viselésére.•