Különleges kupola, szokatlan kihívások

A második világháború pusztításait követően számos műemlék épületünket a hiánygazdaság körülményei között, sietve, minőségi kompromisszumokkal állították helyre. Ezek közé tartozik az egyik legfontosabb történeti örökségünk, az esztergomi Nagyboldogasszony és Szent Adalbert Főszékesegyház is; most érkezett el az idő, hogy végre szakszerűen – a mai kor műszaki tudásának és szakmai lehetőségeinek felhasználásával – rekonstruálhassák.

Az esztergomi Bazilika 1822 és 1869 között épült Packh János tervei alapján. Az építész 1839-ben bekövetkezett váratlan halála után az építkezést Hild József fejezte be. Az egyes épületszerkezeti részletek számos különleges megoldást rejtenek. Közülük is kiemelkednek a csaknem 30 m átmérőjű, félgömb formájú kupola szerkezeti megoldásai. Ennek legfontosabb egyedisége abban rejlik, hogy míg a fémlemez fedések alapvetően teljes felületű aljzaton (többnyire deszkaaljzaton) készülnek, addig Hild József szakított ezzel a hagyománnyal: itt ilyen egyáltalán nincsen! A kupola vörösrézlemez-fedését mindössze a formát adó vázszerkezet támasztja alá, háttérvázként.

Már az acél vázszerkezet is számos érdekességet hordoz, önmagában is valóságos technikai csoda. Ugyanis az egész szerkezetet egy bécsi lakatosüzemben gyártották, és azt ott, helyben, az üzem udvarán Hild össze is szereltette. Majd szétszedték, és elszállították Esztergomba, ott feljuttatták a száz méter magas dombon álló monumentális épület legfelső szintjére, ahol ismét összeszerelték – ahogyan azt korábban próbaképpen megtették.

Fellelhetők továbbá arról is dokumentumok, hogy ezt a vázszerkezetet a 20. század elején egy belső merevítő gyűrűvel még megerősítették.

A második világháborúban azután a kupolát tüzérségi megfigyelőpontnak használták, aminek következtében 95 gránát és bomba hullott rá, és erősen megsérült.

Ennek nyomát egészen a jelenlegi rekonstrukcióig őrizte egy 15 cm mélységű horpadás a felső részen. Az ezt követő helyreállítás már 1945-ben kezdődött, és egészen 1956-ig tartott. Ma már szinte el sem tudjuk képzelni, hogy a teljes újrafedéshez szükséges mennyiségű vörösréz lemez beszerzése a lerombolt Európában akkoriban milyen nehézségekbe ütközhetett… Ennek következményei egyértelműen láthatók voltak a héjazaton: ahogy a fedéssel haladtak felfelé, úgy használtak fel hozzá egyre sűrűbben a nagy táblalemezek korábbi szabásából megmaradt, kisebb méretű lemezdarabokat is.

Ennek eredményeként a kupola legfelső, legkisebb lejtésű részén keletkezett a legtöbb síkban fekvő lemezkapcsolat – azaz éppen ott, ahol az ilyen kapcsolatok a leginkább elkerülendők lettek volna. Hiszen a kis lejtésű részeken e lemezkapcsolatokon keresztül juthatott be leginkább csapadék a héjazat alá, bár az akkori kivitelezők a kor általános színvonalát tekintve tisztességes munkát végeztek.

Azok a tudományos megalapozottságú műszaki ismeretek, amelyek ma már rendelkezésünkre állnak – így többek között a fedések átszellőztetéséről, páratechnikájáról, a hőmozgások levezetésének módjáról, a rögzítéstechnikai megoldásokról – akkoriban még messze nem voltak elérhetők.

A kupola mostani rekonstrukcióját az is elkerülhetetlenné tette, hogy a – jóval a külső héjazat alatti tömör kupolaboltozat belső oldalán lévő – gipszstukkóból darabok kezdtek el leválni és lehullani. Emiatt az elmúlt években a Bazilika belső terében a kupola alá védőhálókat kellett függeszteni a látogatók épsége érdekében.

A kupolafedés rekonstrukciójának tervezését alapos állapotfelmérésen és a fellelhető archív dokumentumokon alapuló szakértői vizsgálat előzte meg. Ennek legfontosabb megállapításai a következők voltak.

• A külső héjazat alatti, falazott kupolaboltozat felső oldalán számos helyen a beázásból eredő nedvesedési nyomok voltak megfigyelhetők.

• A beázások egyik forrása lehetett a fedés felső kereszt irányú lemezkapcsolatain keresztül bejutó csapadék. Azonban legalább ugyanilyen mértékű volt a lemezfedés alsó felületén lecsapódó párából adódó nedvesedés is.

Ez amiatt keletkezhetett, hogy mivel a fedés alatt nincsen deszkaaljzat, a lemezek alsó felületén hideg időben lecsapódó párát nem vette fel az aljzat anyaga, így az szabadon visszacsöpöghetett, a belső szerkezeteket nedvesítve. Ennek mennyisége korántsem elhanyagolható, amit a következő évi téli időszakban végzett megfigyelések is igazoltak.

A keresztirányú lemezkapcsolatokon keresztül bejutó csapadék pedig arra a korábban már ismertetett tényre vezethető vissza, hogy ezek legsűrűbben éppen a kupola legfelső, legkisebb lejtésű részén voltak. Azaz ott, ahol – teljes felületű alátámasztás híján – a háttérváz elemei közötti részen a fedés elemei behorpadhattak, és ott víztócsák – a fekvőkorcok irányába tartó lokális ellenlejtések – alakulhattak ki.

• Ha már megjelent a nedvesség a kupola külső héjazata alatti térben, fokozott jelentősége lett volna annak, hogy abban hatékony átszellőzés működjön, ami a bejutott nedvesség minél nagyobb részét kiszállítja a külső térbe. Jóllehet a kupolakereszt alatti dísz felső nyílásain keresztül némi légcsere biztosított volt (bár ezeken keresztül a szél torlónyomása által eltérített eső ugyancsak bejuthatott), viszont hiányzott az eresz mentén az alsó oldali beszellőztetés. Emiatt pedig nem alakulhatott ki a légnyomáskülönbség által hajtott, alulról felfelé tartó légáramlás, ami a folyamatos átszellőztetést biztosíthatta volna.

• A kupola alsó, acél vázszerkezetén, a vörösrézlemez-fedésnek és a szerkezet ugyanilyen anyagú rögzítéseinek közvetlen kapcsolatánál rozsdásodás – elektrolitikus eredetű korrózió – alakult ki. Ez a károsodás helyenként az acélelemek veszélyes mértékű gyengülését is eredményezte.

• Nem volt továbbá megoldott a kupola fedési elemeinek akadálymentes hőmozgása – sem a lemezelemek egymás közötti kapcsolatában, sem pedig rögzítéseiknél. (Valamennyi rögzítés fix, azaz a hőmozgást nem engedő volt.) A legalsó ponttól a csúcsig, mintegy 23 m hosszúságon a hőmozgás számított mértékadó elmozdulása közel 4 cm nagyságrendre adódik. Ennek akadályozottsága káros feszültségeket kelthetett a lemezfedésben, a kapcsolatokban, a rögzítésekben, sőt még a tartó vázszerkezetben is. Mindez hullámossághoz, elválásokhoz vezetett, sőt egyes esetekben még repedéseket is előidézett.

• Ahogyan azt már említettük, a kupola héjazata alatt soha nem volt teljes felületű aljzat – és a műemléki szempontok miatt ennek utólagos kialakítására sem volt lehetőség. A kizárólag a vázszerkezet általi, ritka (mintegy 66 x 127 cm kiosztású) alátámasztás azonban egy szokásos kialakítású (lemezvastagságú, rögzítésű stb.) fémlemezfedés esetében korántsem elégséges: az egész héjazat labilisabb lesz, behorpadásokkal, a hőmozgást biztosító rögzítési módok ellehetetlenülnek, és az egész szerkezetet fokozottan veszélyeztetik a károsító tényezők.

A rekonstrukció tervezésének műszaki szempontjait a fenti szakértői értékelés megállapításai határozták meg – tekintettel az adott magasságban uralkodó fokozott meteorológiai hatásokra is (szélerő, csapóeső stb.). Mindennek alapján a rekonstrukció keretében megtervezett és megvalósított szerkezet legfontosabb jellemzői az alábbiak lettek.

A vázszerkezetet besűrítettük: valamennyi jelenlegi vázelem közé még egy továbbit helyeztünk. Ezzel nemcsak a fedés alátámasztási távolságait redukáltuk az eredeti felére, hanem egyúttal a vázszerkezetet is megerősítettük. A plusz elemek rozsdamentes acél anyagúak, amelyeket sem a vörösréz lemezekkel történő közvetlen érintkezés, sem pedig az azokról lefolyó, ionokkal dús lecsapódott pára nem tud károsítani. A meglévő-megmaradó vázszerkezeti elemek speciális korrózióvédelmi és tűzvédelmi bevonatot kaptak. Azokra az új elemeket speciális kialakítású bilincsekkel rögzítették, így egyetlen új furat sem gyengíti a teherhordó képességüket. A két különböző típusú acélszerkezet elválasztását laboratóriumi körülmények között vizsgált festékrétegrend biztosítja.

Míg a szokásos kialakítású (aljzaton felfekvő) állókorcos vörösrézlemez-fedések lemezeinek jellemző anyagvastagsága 0,6 mm, itt az aljzat hiánya miatt 0,8 mm vastagságú lemezeket írtunk elő. Történeti források részletes elemzése is igazolta, hogy a kupola fedésére alkalmazott lemezek anyagvastagsága már eredetileg is nagyobb volt, mint a szokásos. Ennél nagyobb vastagságú vörösréz lemez alkalmazása azonban már szóba sem jöhetett, mivel annak keménysége miatt állókorcos fedést készíteni belőle már lehetetlen – a bádogos szakkivitelezők számára már ez a vastagság is kihívás volt, aminek máskülönben kiválóan megfeleltek.

A fedést a kupola alsó részétől a csúcsáig három, egymástól független hőmozgási egységre bontottuk. Így egy-egy zóna számításba vehető hosszváltozása az eredetihez képest jelentősen csökkent. Az elemek akadály nélküli mozgását az is segíti, hogy – szemben a korábbiakkal – a rögzítések immár úgynevezett csúszóférceket is tartalmaznak.

Az egyes egységek közötti lemezkapcsolatokat a lejtésnek megfelelő kialakítással készíttettük: a legfelső keresztirányú lemezkapcsolatot a kupola azon részére helyeztük, ahol a lejtés már eléri a 10 fokos mértéket. Itt úgynevezett ráforrasztott rögzítősávval kialakított, egyszeres fekvőkorc készült. A további két (lejjebb lévő) keresztirányú lemezkapcsolatnál a 25 fokot meghaladó lejtés lehetővé tette egyszeres fekvőkorcok alkalmazását.

A tető legfelső, legkisebb lejtésű részét mindazonáltal a rekonstrukció keretében immár bármiféle olyan síkban fekvő lemezkapcsolat nélkül alakítottuk ki, amin keresztül a csapadék a héjazaton átjuthat: itt a fedés olyan kónikus szabású lemezsávokkal készült, amelyek egészen a 10 fok lejtésmérték eléréséig egyetlen elemből állnak.

Az előzetes analízis bizonyította, hogy egy bádogostechnikával, aljzat nélkül készülő héjazat esetében a lemez alján lecsapódó – és visszacsöpögő – pára megjelenése nem zárható ki. A terveket tehát úgy kellett elkészíteni, hogy az alsó – alulról a gipszstukkót hordozó – szilikátanyagú, épített kupolaboltozat szerkezetébe ez a nedvesség se juthasson be.

Ezen igénybevétel elemzése alapján ennek a kupolaboltozatnak a felületén egy második vízelvezetési síkként – alátétfedésként – szolgáló páraáteresztő tetőfólia  szigetelés készült. Így a téli időszakban, illetve még akkor is, ha a legextrémebb időjárási körülmények (viharos szél + erős csapadék) mellett esetleg néhány csepp csapadék bejut a héjazat alatti térbe, a boltozat épített szerkezete száraz marad.

Mindez azt is lehetővé tette, hogy e belső vízszigetelés alatt 10 cm vastagságú, kőzetgyapot anyagú hőszigetelés is készüljön, ami a boltozat tartószerkezetét egyenletesebb hőmérsékleten tartja, mint korábban, ezzel a hőmérsékletváltozások következtében kialakulható repedések tágasságát minimalizálja.

További fontos műszaki intézkedésként a kupola szoknyájának ereszcsatlakozását úgy alakítottuk ki, hogy az ottani ereszsáv alatt a tér beszellőztetése megvalósulhasson. Így a szerkezet teljes magasságában – a légnyomáskülönbség által létrehozott – folyamatos levegőáramlás valósulhasson meg.

A fenti épületszerkezeti megoldások pusztán szemelvények abból az igen széleskörű műszaki intézkedéscsomagból, amelynek köszönhetően az esztergomi Bazilika kupolájának fedése immár a mai kor színvonalának megfelelő; a fentiekben a leginkább meghatározó jelentőségű szerkezeti fejlesztéseket kívántuk ismertetni.

 

Dr. Birghoffer Péter okl. építészmérnök, tetőfedés- és bádogosszerkezetek-szakértő
Lászlófi Károly okl. építészmérnök, vezető tervező, KIMA Építészeti Stúdió Kft.

A cikk eredeti változata Épületszerkezeti különlegességek az esztergomi Bazilika kupolájának felújítása során címmel a XV. Épületszerkezeti Konferencia kiadványában jelent meg (BME Építészmérnöki Kar, Épületszerkezettani Tanszék, Budapest, 2025).