180621. lajstromszámú szabadalom • Lengéscsillapító betétegyüttes
3 180621 4 iktattak be. A gumitömböknek az alapozás és az építmény közé való beépítése a gyakorlatban is megvalósult Jugoszláviában. Skopjéban az 1963. évi földrengés után — svájci tervek alapján — egy olyan iskolát építettek, amely ténylegesen gumitömbökön áll. Mind Japánban, mind a Szovjetunióban kidolgoztak olyan lengéscsillapító módszereket, amelyeknél az energia fölemésztése vasbeton oszlopok alakváltozása segítségével történik. A japán javaslat értelmében kb. 1,5 m magas vasbeton oszlopokat kell az alapozás és a felmenő szerkezet közé beépíteni. Ezeket oly módon méretezik, hogy képlékeny alakváltozási energiájuk egyensúlyt tartson a rengés során föllépő mozgási energiával. Hasonló módon a szovjet javaslat szerint az építmény földszintjét emeletmagas oszlopokra állítják, és ezek rugalmas-képlékeny alakváltozása csökkenti a fölsőbb szintekre átterjedő mozgási energiát. Kidolgoztak a Szovjetunióban olyan megoldást is, amelynél ugyancsak az építmény földszintjén ún. „kioldódó” kapcsolatokat építenek be. Ezek sajátossága, hogy egy bizonyos határerőt meghaladó erők föllépése esetén tönkremennek. így megakadályozzák a vízszintes irányú gyorsulások túlzott mértékű kialakulását és továbbadódását a felszerkezetre. Erre a célra részben rácsos tartókat, részben függőleges oszlopokat javasolnak alkalmazni. Sajátos megoldást tartalmaz a szeizmikus erők hatásának csökkentésére az 584.333 lajstromszámú svájci szabadalmi leírás. Ennél gömbalakú folyadéktartályok alátámasztásáról van szó. A tartályok megközelítőleg a vízszintes szimmet'riasíkjuk magasságából kiinduló csuklós oszlopokra vannak ráállítva. A gömb alsó érintősíkja a talaj fölött kb. 1 m magasságban helyezkedik el. A gömbtartályhoz alulról merev gyűrű van hozzáhegesztve, és az három darab alaprajzban egymással 120°-os szöget bezáró vízszintes acélrúd útján van az alapozással összekötve. A rudak végei mind a gyűrűhöz, mind az alaphoz csuklósán csatlakoznak. A rudak közepe táján dugattyú működésű lengéscsillapítók vannak elhelyezve. A svájci leírásban foglalt javaslat tartalmaz jó gondolatokat, valójában azonban csak szűk területen alkalmazható, épületek esetén nem jöhet szóba. Hátrányos a szerkezet bonyolultsága és költségessége is, karbantartása pedig jelentős mennyiségű élőmunkát kíván. Más alapelven, de a műszaki lengéstan ismert elveinek fölhasználásával született az a megoldás, amelyet a 3,940.895 lajstromszámú USA szabadalmi leírás tartalmaz. Lényege abban van, hogy egy lengő tömeghez — pl. az épülethez, vagy annak valamely részéhez — merev kar, valamint egy fix megtámasztás segítségével úgy kapcsolunk valamely kisebb tömeget, hogy a nagyobb tömeg gyorsulása esetén a kisebb tömeg azzal ellentétes irányban gyorsuljon. A két tömeget összekapcsoló merev kár geometriai arányaival szabályozni lehet a csillapítás mértékét. A megoldás fizikai háttere reális és kézenfekvő, a tényleges kialakítás azonban egyrészt költséges, másrészt a csillapítás csak egyetlen síkban, a megtámasztás síkjában hatásos, azt más irányra kiterjeszteni csak igen bonyolult és nehézkes módon lehetséges ,pl. gömbcsuklók és több irányú megtámasztás alkalmazásával. Az ismert megoldások közül legcélszerűbbnek tűnő a 4,121.393 lajstromszámú USA szabadalmi leírásban található meg. Ennél az építmény alapozása és a felsze'rkezet közé a talajmozgások továbbadódását mérséklő rugalmas szendvicselemek vannak beépítve. A szendvicselemek egyes részei bronz, réz, titán és adott esetben egyéb lemezekből állnak, amelyek között a függőleges teher hatására súrlódás alakul ki. A súrlódó erő szolgál a lengés csillapítására. A megoldás szellemessége ellenére sem várható, hogy széles körben elterjed, mivel a súrlódás a rengéshatások ismétlődése során nem tekinthető állandó értékűnek. A csillapítás mértéke emellett számítással szabatosan nem is követhető, egyrészt az egyes elemek alakváltozása, másrészt az érintkező felületeken az anyag érdesség! tulajdonságainak módosulása miatt. A fentiekben érintett ismert módszerek egyike sem képes a kérdés megnyugtató megoldására. Legfőbb fogyatékosságuk az, hogy a szerkezeti elemek megsérülése esetén nem képesek a függőleges terhek biztonságos hordására. A nagy alakváltozások, főleg a vízszintes jellegűek miatt súlyos stabilitási problémák merülnek föl. Ezért ha az épitmény fölső részei a szeizmikus igénybevételek hatására nem is sérülnek meg, az épület mégis gyakran beomlik az oszlopok stabilitási elégtelenségei miatt. Nagy gondot okoz — és mindeddig megoldatlan — az ismert szerkezeteknél az, hogy a földlökések és a velük járó szeizmikus erők iránya teljesen tetszőleges. A szerkezeti kialakítások ugyanis nem teszik lehetővé e tetszőlegességhez való alkalmazkodást, vagyis azt, hogy a vízszintes síkban a merevség minden irányban közel azonos legyen. Próbáltak segíteni ezen különböző gumitömbökből kialakított rugókkal, de a módszer a gumi csupán rugalmas alakváltozása miatt nem bizonyult alkalmasnak a kellő energiaelnyelés megvalósítására. Az ismert megoldásoknál a felmerülő nehézségek egy tekintélyes része gazdasági jellegű. Az átlagos építmények esetében azok teherhordó szerkezeteinek költsége a teljes beruházási költség mintegy 40%-át teszi ki, míg a többi 60% az egyéb szerkezetekre, így térosztó falakra, nyílászárókra, burkolatokra, épületgépészeti felszerelésekre és egyéb, az épülethez kapcsolódó állandó jellegű berendezésekre jut. A nagyobb intenzitású földrengések esetén ezek jelertős része használhatatlanná válik még akkor is, ha a teherhordó szerkezetek nem mennek teljesen tönk're. A nagyobbik gondot azonban inkább a teherhordó szerkezetek kijavítása és megerősítése okozza, és a legtöbb esetben szinte lehetetlenség elérni, hogy a rengés megismétlődésekor a sérült teherhordó szerke-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
