A Szent Gellért téri metróállomás az M4-es metróvonal egyik legmélyebb és szerkezetileg legösszetettebb állomása. A mintegy 60 m hosszú, 30 m széles állomásdoboz felülről lefelé haladva, úgynevezett milánói módszerrel épült. Elsőként az állomást határoló, 120–125 cm vastag résfalak készültek el, majd megépült a felszíni forgalom mielőbbi helyreállítását lehetővé tevő zárófödém. A zárófödém monolit vasbeton bordás lemezfödémként készült, amelynek teljes szerkezeti magassága a bordák vonalában elérte a mintegy 3 métert. A födém az építés során az anyagmozgatást végző bakdaru jelentős terheit is viselte. A földkiemelés ezt követően a zárófödém alatt, szintenként lefelé haladva folytatódott, miközben sorban elkészültek a résfalakat megtámasztó közbenső födémek és gerendarácsok. A résfalak belső oldalára 60–80 cm vastag vasbeton bélésfalak kerültek, a szerkezetet pedig alul átlagosan 3,0 méter vastag, vízzáró vasbeton alaplemez zárta le.

Az állomás tartószerkezeti terveit a Speciálterv Kft. készítette, a térbeli statikai vizsgálatok egyik meghatározó eszköze pedig az AxisVM végeselemes program volt. A számítási modellben a gerendarácsok gerendáit rúdelemekkel, a közöttük elhelyezkedő födémszakaszokat pedig serendipity típusú héjelemekkel modelleztük. Mivel ezek a héjelemek a felület normálisa körüli elfordulással szemben nem rendelkeznek valós fizikai merevséggel, a gerendák és a födémek közvetlen csatlakozásának modellezése nem adta volna vissza megfelelően a tényleges térbeli szerkezeti működést. A bekötések környezetében ezért segédelemeket alkalmaztunk, amelyek biztosították a terhek megfelelő szétosztását, valamint lehetővé tették a gerendák oldalirányú hajlításának és befogásának leképezését.

A gerendarácsok statikai működésének különlegességét az egyidejűleg fellépő, eltérő jellegű igénybevételek adták. Miközben a rácsok a résfalakra ható jelentős vízszintes föld- és víznyomást támasztják meg, saját tömegük és a födémszakaszok terhei következtében számottevő függőleges hajlítást is szenvednek. A különböző irányú gerendák ferde szögű metsződése, valamint a terhek térbeli átadása jelentős csavaró igénybevételt is eredményezett. A tervezés egyik meghatározó peremfeltétele ezért a nagy nyomóerő, nyíróerő és csavarónyomaték egyidejű fellépése volt. A legalsó gerendarács szintjén a gerendametsződések geometriáját és erőjátékát az építészeti látványigények megtartása mellett kellett optimalizálni.

Ugyanezen a szinten különösen érdekes szerepet kapott a mozgólépcső alatt elhelyezett oszlop. Bár látszólag a mozgólépcsőt tartja, statikai szempontból fontosabb feladata a gerendarács és a csatlakozó födémszakasz stabilitásának biztosítása volt a jelentős síkbeli nyomóerőkkel szemben. A vasalás megtervezésekor a kereszteződő gerendák eltérő igénybevételéhez kellett igazítani a fővasalások függőleges helyzetét is: a nagyobb igénybevételű gerenda vasalása került a kedvezőbb alsó raszterbe, míg a rajta áthaladó, kevésbé terhelt gerenda fővasalását egy második raszterben vezettük át.

Külön vizsgálatot igényelt a nagyméretű áttörésekkel tagolt harántrésfal is. A falat először elkülönített tárcsamodellen méreteztük, majd az eredményeket a teljes állomásszerkezetet tartalmazó komplex AxisVM-modellel is ellenőriztük és validáltuk. Az áttörések nagy mérete és a környezetükben kialakuló koncentrált igénybevételek miatt a szükséges teherbírást a jelentősen igénybe vett tartományokban oldalanként két rétegben elhelyezett vasalással biztosítottuk. A Szent Gellért téri állomás számítása jól szemlélteti, hogyan alkalmazható az AxisVM összetett geometriájú, többféle szerkezeti elemből felépülő és különleges térbeli erőjátékkal rendelkező mélyépítési vasbeton szerkezetek tervezésére.

Képek forrása: Speciálterv Kft.