Csák Béla*, Kegyes-B. Orsolya**

Új irányzatok a földrengésvédelemben

* Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Szilárdságtani és Tartószerkezeti Tanszék

** Széchenyi István Egyetem, Szerkezetépítési Tanszék

Az irányított törési mechanizmus elvének lényege: ha elfogadjuk, hogy a korrekt módon megtervezett szerkezet is törhet a földrengés hatására, akkor a törési mechanizmus ne spontán, hanem a tervező irányításával alakuljon, ahogy a legbiztonságosabb. Ne az első földlökésre omoljon össze, maradjon idő, lehetőség a menekülésre.

A megfigyelések, tapasztalatok azt igazolják, hogy egy ilyen törés úgy alakulhat ki, hogy a függőleges teherhordó oszlopok nem törnek hirtelen össze. Ez esetben az energiát elnyelő nagy alakváltozások az oszlop-gerenda csomópontokban, a gerendavégeken kialakuló képlékeny csuklókban jönnek létre. Ezek a törési helyek alkalmasak a földrengés hatására keletkező, többször ismétlődő, alternáló igénybevételek felvételére, és igen nagy alakváltozások révén az energiák elnyelésére – abszorpciójára.

Hagyományos vasbeton képlékeny csuklók vizsgálatával nagy laboratóriumok és nagynevű kutatók foglalkoztak. A kísérleti eredmények azt igazolják, hogy a vasalás – elsősorban a kengyelezés – módosítása nem képes megakadályozni a beton összerepedezését, végül morzsolódását (degradációját). Emiatt kimerül a teherbírási, illetve energia-abszorpciós készség, az épület instabil állapotba jut. Eddig több próbálkozás ismert a beton rideg törésének kiküszöbölésére, ezek közül hatásosak a „szálerősített” betonok, melyek lehetnek fém, üveg, szén, stb. szálak.

Az általunk javasolt megoldás a rugalmas-képlékeny beton, ahol az adalékot összekötő cementet műgyantával helyettesítjük. A szilárdsági jellemzői jól egyeznek a betonéval, viszont alakváltozási képessége pedig nagyságrenddel nagyobb a betonénál. A vasalás semmiben nem különbözik a vasbeton képlékeny csuklóétól.

A javasolt megoldás hatékonyságának igazolására kísérleteket végeztünk. Az oszlop-gerenda kapcsolatokat úgy alakítottuk ki, hogy egy szinten az egymással szembeni csomópontokban hagyományos beton, illetve 3P gyanta kiöntésű gerendavégek csatlakozzanak az oszlopokhoz. A célunk az volt, hogy megismerjük egy-egy azonos szinten, azonos igénybevételek mellett és azonos elmozdulás hatására a hagyományos vasbeton, illetve az új (3P gyanta) kapcsolatok viselkedését, és az azok közötti különbséget.

Mind a nemzetközi, mind a hazai laborkísérletek eredményei meggyőzően bizonyítják, hogy a hagyományos vasbeton csuklók n=10-15 alakváltozási ciklusszám után összetörnek a beton elmorzsolódása miatt. Az oszlopok is súlyosan megsérülnek. Emiatt két vonatkozásban is tönkrementnek kell tekinteni a vázszerkezetet:

· függőleges irányban kimerül az oszlopok teherbírása

· vízszintes irányban, elsősorban a nagy elmozdulások miatt instabillá válik az épület.

Szemben mindezekkel – legalábbis az elvégzett kísérleti eredmények alapján – a 3P gyanta csomópontok N~60-70 ciklus után sem mutatnak kimerülést, az oszlopokon látható érülések nem alakulnak ki. A csomóponti degradáció mértéke: ηD<10%.