• alapozás
• falak
• födém
• pince

A pincék tartószerkezete: alapok, falak és födémszerkezet

A pincék tartószerkezete

A pince statikai jellege jelentősen eltér a talajszint feletti épületrésze­kétől. Ezeknek a süllyesztett helyiségeknek a tervezői, építői jól tudták ezt, és a tervek készítésénél, az építés során az empirikus tudásszint növekedésével folyamatosan javítottak a tervezés és az építés menetén, így az évszázadok során eljutottak az optimális megoldásokig. A régebbi építésű pincék egyes szerkezeti elemei megtalálhatók az újabban épül­teknél is.

A terepszint alatti helyiségek oldalfalai – a talajszint feletti részektől el­térően – a talaj vagy a körülöttük lévő kőzet nyomásának vannak kitéve. A terhelés fajtája jelentősen eltér a talajszint feletti szerkezetek terheitől. A szabadon álló és az épületek alatt elhelyezkedő pincék terhelése is különböző. A pincék mélységének növekedésével nő az oldalfalakra ne­hezedő nyomás is.

Az épület mellé épített pincéket gyakran könnyen fejthető, bányászható kőzetbe vájták (márga, homokkő stb.). A kőzet nyomása viszonylag kicsi, és vannak olyan esetek is, ahol meghagyták a fejtéssel kialakult belső teret, nem falazták fel, nem készítettek boltozatot. Az oldalfalakra ne­hezedő nyomás nem volt nagy, és a födémet helyettesítette az ún. termé­szetes átboltozódás (2a ábra). Természetes átboltozódásnak nevezzük azt, amikor a fejtés során a pince mennyezetét képező kőzetet olyan ívben faragják ki, amely biztonságosan közvetíti a mennyezet feletti terheket az oldalfalakra. Az ilyen boltozat állékonysága a kőzet fajtájától függ. A ferde rétegződésű kőzetek esetén előfordulhat, hogy a rétegek a rétegződési síkban megcsúsznak (2b ábra).

Az épület mellett álló pincéket gyakran csak részben süllyesztették a földbe. Ezeknek az épületeknek a terhelése más, mint a teljes mértékben föld alatt lévőké. Az oldalfalakra ható nyomás viszonylag kicsi, a födémet (boltozat, dúcolt födém, fából készült mennyezet) pedig nem a felette levő talaj terheli, hanem a talajszint feletti épületek födémének szokásos terheit kell felvennie (meteorológiai terhek, hasznos teher) (3a ábra).

A pincék tartószerkezetei

Az épület közelében lévő pincéknek általában falazott tartószerkezetük volt. A födémet, boltozatot ezeknél függőleges erők terhelik, a falakra pedig a talaj vízszintes nyomása mellett hat a födémből átadódó terhelés is. A boltozat vállövében általában ferde irányú eredő erő keletkezik, amelyet felbonthatunk függőleges és vízszintes komponensre. Ez a kettős terhelés nem igazán előnyös, de a pincék belmagassága általában nem túl nagy, a falak szélesek, masszívak, így ez a két erő szinte sohasem okozott kárt az épületekben.

A tartószerkezet erőjátéka viszonylag állandó, nem változik jelentősen az évek múlásával, feltéve hogy nem változik meg jelentősen a terhelés módja és nagysága vagy a pince elhelyezkedése az épülethez viszonyítva (nem változik a pince feletti réteg vastagsá­ga, nem építenek rá felső szinteket). A szerkezetre ható erőket mutatja be a 3b ábra.

Sokkal nagyobb a terhelés, ha a pince az épület alatt helyezkedik el, és ez a megoldás jóval gyakrabban fordul elő. Az oldalfalakra ható talaj­nyomás jellege azonos, mint a különálló pincéknél, viszont az emeletekről ható függőleges nyomás sokkal nagyobb. Az egyes szerkezeti elemekben ható erők is eltérők lehetnek, mint az előző bekezdésben tárgyalt esetben. A tartófalakat a felmenő szintek súlya terheli. Ezekhez a függőleges erők­höz viszonyítva kisebb a boltívekből és a talajnyomásból eredő vízszintes terhelés mértéke. Hasonló erők jelentkeznek a többszintes pincékben is (3c ábra).

2. ábra. A tartóelemek terhelése a kőzetbe vájt pince esetében: a) a természetes boltív terhelése; b) ferde rétegeződésű kőzetbe vájt pince; B a pince, alagút szélessége; B1 a pince, alagút szélességének fele, hozzászámítva a pince oldalfalát terhelő kőzet vastagságát; φ a kőzet belső súrlódási szöge; H a pince, alagút belmagassága.

3. ábra. Az alagsor, pince terhelése: a) a különálló, félig földbe süllyesztett pincére ható erők; b) a különálló, teljesen a talajszint alatt lévő pincére ható erők; c) az épület alatti pince terhelése.

Az alapok

Az épület alapozása szorosan összefügg a pince kialakításával. A pince­falak alatt általában nem volt szélesebb alap, sokszor egyáltalán nem alapozták, csak a padlószintre fektették őket. Abban az esetben sem sta­tikai megfontolások határozták meg a méreteket, ha a tartófalak alatt túl­nyúló alapot készítettek, hanem az, hogy azok teljes szélességükben biz­tosan alá legyenek támasztva. Ugyanis a falakat kitűzés nélkül rakták, szabálytalan sokszögű keresztmetszetükkel, változó vastagságukkal nehéz lett volna egy keskeny sávhoz illeszkedni (ez fokozottan érvényes az íves falakon). Gyakori volt az is, hogy az alapot a kiásott árokba öntött habarcs képezte.

Nem volt ritka az sem, hogy a már meglévő pincét újabb szinttel bővítet­ték, így az alapozást is ennek megfelelően mélyítették. Ez a megoldás már a 13. században is gyakori volt.

Bizonyos esetekben az épület pilléreken állt, amelyek a pince szintje alá lenyúlva a mélyebben lévő, nagyobb szilárdságú talajréteghez közvetítet­ték a terheket. A pilléreket enyhe ívű tartóbordákkal kötötték össze, boltozatot készítettek, és efölött volt a pince padlószintje. Ez az építés­mód csökkenti az alapozáshoz szükséges munkát, kevesebb földet kell megmozgatni, és a későbbi falazás is kevesebb építőanyagot igényel. Ezeket a takarékos szerkezeti megoldásokat a felmenő szinteken is meg lehet ismételni. Ez a technológia megjelent már a román stílusú épületek­nél is, de alkalmazzák egészen napjainkig (4. ábra).

Cölöpök alkalmazása

Közel a folyóvizekhez, bonyolult, nehéz talajmechanikai körülmények között, ahol a talaj iszapos volt, vagy magasan állt a talajvíz, a falazott pil­lérek helyett cölöpöket alkalmaztak. Ezeket különböző fafajiakból készítették: gyakori volt a bükkfából készült cölöp, de készítettek nyár­fából, erdei- és borókafenyőből is, a legjobb minőségűek azonban tölgy­fából voltak. A borókafenyő nagy mennyiségben tartalmaz gyantát, amely védi a fát a nedvességtől, a tölgyfa szilárdsága pedig a víz alatt idővel növekszik.

A fából készült cölöpök legnagyobb ellensége az ingadozó vízszint, mivel a korábban vízbe merült részeket nagyon gyorsan megtá­madják a faanyag különböző élősködői. A cölöpökhöz készítéséhez fris­sen vágott, nem szárított faanyag szükséges. A kemény, leülepedett rétegekbe rövid hegyű, míg az iszaposabb, lazább talajokba hosszabb hegyű cölöpöket vertek le. A hosszabb hegy azonban csökkenti a teherbírást.

A kora középkorban épült, mára elpusztult roudnicei híd cölöpjeinél a hegy hossza négy-ötszöröse volt a cölöp átmérőjének. A cölöpfejekre ácstechnikával rögzítették a tartógerendákat, ezekre épül­tek a falak (5. ábra). Az egyszerűbb épületeknél a tartógerendákat gyak­ran kötegelt vesszőkkel helyettesítették.

4. ábra. Pillérekre épített pince enyhe ívű boltozassál.

5. ábra. Fából készült cölöpökre épült fal: a) metszet; b) alaprajz.

A falak

A pincék falai lehetnek egy- vagy többrétegűek, mivel az átépítések során gyakran kiegészítették vagy megvastagították őket. Az átalakításokat a pincék bővítése, hasznosításuk megváltozása és az esetleges károsodás, omlás indokolta, emiatt gyakran meg kellett erősíteni az épület tartószerkezetét. A nagyobb átépítések során jelentős módosításokra is sor került, gyakran csak azok a szerkezeti elemek maradtak meg, amelyeket statikai okokból nem lehetett eltávolítani. Az ugyanis a födém, a boltívek károso­dásához, omlásához vezethetett volna, ami akár a talajszint feletti részek szerkezeti károsodásával járt volna.

A falak süllyedését előre feltételezték, a téglafalaknál úgy számítottak, hogy a süllyedés mértéke a magasság 1/2000-1/500-ad része, a kőből ra­kott falak magasságánál pedig 1/1300-1/180-ad része lehet.

A födémszerkezet

A történelmi korokban a pincéket általában boltozták: szinte mindig donga­boltozatról, esetleg lunettás dongaboltozatról beszélhetünk (6. ábra). A na­gyon korai pincék fából készült tartógerendás mennyezetei csak nyomok­ban vagy mint kiegészítő tartószerkezetek maradtak meg. Azoknak az épületeknek a pincéiben, amelyek nagyobb világi (gazdag polgári házak) vagy szakrális épületek (templomok) részei voltak, több típusú boltozatot is megfigyelhetünk. A falakon és a mennyezeten át kijáratot és szellőző­nyílásokat vezettek az árkádsorra vagy az udvarra, esetleg a nyílt terepre.

A boltozás a síkfödémhez képest magas szerkezet, mélyebben lévő padló­szinttel jár, ami növeli az építési költségeket. Az újkori födémszerkezetek, új anyagok megjelenése után ezt a megoldást már nem alkalmazták, ha­nem áttértek a sík-, általában vasbeton födémekre. A 19. század máso­dik felében épült pincékben még találkozhatunk olyan boltozatokkal, amelyeket acélgerendákra helyeztek, vagy tartók gyanánt kiselejtezett vasúti és bányavasúti síneket építettek be. Az ilyen típusú födémszer­kezeteket leggyakrabban a vidéki kúriák gazdasági épületeinél láthatunk, de néha előfordulnak lakóépületek alagsoraiban is.

6. ábra. Lunettás boltozat: a) metszet; b) alaprajz.