190300. lajstromszámú szabadalom • Szerkezet építmények szeizmikus igénybevételének csökkentésére szolgáló progresszív rugózás megvalósítására
1 190 300 2 A találmány tárgya szerkezet építmények szeizmikus igénybevételének csökkentésére szolgáló progresszív rugózás megvalósítására, ahol az épületalapozás és a felszerkezet között mozgáscsillapító szendvicsszerkezet és energiaelnyelő acéltuskók vannak. Ismeretes, hogy a különböző épületek akkor vannak szeizmikus igénybevételnek kitéve, amikor földlökések hatására gyorsuló mozgások jönnek létre az építmény részeiben. A szeizmikus erők csökkentésének egyik útja az épületek tömegének csökkentése, amely téren az építéstudomány fejlődésével jelentős eredményeket értek el. A szeizmikus erők csökkentésének másik lehetséges útja olyan közbenső szerkezetek kialakítása az épület alapozása és felszerkezete közé, amely a földlökések során keletkező energia fölemésztésére alkalmas. A különböző szeizmikus igénybevétel csökkentésére kialakított megoldások lényegében mind ezt az utat követik. Ismert olyan javaslat, amelynek értelmében az alapozás és a felső szerkezet közé olyan gyengébb falrészeket építenek be, amelyek szeizmikus nyomás esetén összetöredeznek, és az így létrejövő alakváltozások az energia egy részét fölemésztik. Az. ilyen falakat úgy készítik, hogy az épületelemek kötéséhez nagy alakváltozások elviselésére alkalmas habarcsokat használnak. Számos olyan megoldás is ismert, amelyeknél az alapozás és a felszerkezet, valamint az alapozás és a talaj közé energiafelemésztő betéteket iktatnak be. Az alapozás és a felszerkezet közé korlátolt mozgású görgőket, az alapozás és a talaj közé műanyagból készült csúszólapokat helyeznek el az egyik ilyen megoldás szerint. Egy másik megoldás szerint torziós és longitudinális alakváltozást egyaránt eltűrő acélelemeket építenek be a talaj és az építmény alapozása közé. Olyan elgondolás is született, amelynek értelmében az épület alapozása és a felmenő szerkezet közé szendvicsszerkezetü gumirugókat iktatnak be. Kidolgoztak olyan lengéscsillapító módszereket is, amelyeknél az energia felemésztése a vasbetonoszlopok alakváltozása segítségével történik. Megint más megoldás szerint lehet úgynevezett kioldó kapcsolatokat beépíteni az építmény földszintjén. Ezek sajátossága, hogy meghatározott határerőt meghaladó erők föllépése esetén tönkremennek és így megakadályozzák a vízszintes irányú gyorsulások túlzott mértékű kialakulását és továbbadását a felszerkezetre. Az 584 333 számú svájci szabadalmi leírás gömbalakú folyadéktartályok alátámasztását oldja meg oly módon, hogy csuklós oszlopokat alkalmaz. A gömbtartályhoz alulról merev gyűrű van hozzáhegesztve és az három vízszintes acélrúd segítségével van az alapozással összekötve. A rudak végei mind a gyűrűhöz, mind az alaphoz csuklósán csatlakoznak, és közepük táján dugattyús működésű lengéscsillapítók vannak elhelyezve. Ez a megoldás azonban csak szűk területen alkalmazható, épületek esetén nem jöhet szóba. Hátrányos a szerkezet bonyolultsága és költségessége is, karbantartása pedig jelentős mennyiségű élőmunkát Kíván. A 394 895 számú USA szabadalom olyan megoldást ismertet, amely szerint egy adott lengőtömeghez, például az építményhez merev kar és fix megtámasztás segítségével úgy van egy kisebb tömeg hozzákapcsolva, hogy a nagyobb tömeg gyorsulása esetén a kisebb tömeg azzal ellentétes irányban gyorsuljon. A két tömeget összekapcsoló merev kar geometriai arányaival lehet szabályozni 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. A 4 121 393 lajstromszámú USA szabadalomban az építmény alapozása és a felszerkezet közé a talajmozgások továbbadódását mérséklő rugalmas szendvicselemek vannak beépítve. A szendvicselemek hegyes részei között a függőleges teher hatására súrlódás alakul ki és a súrlódó erő szolgál a lengések csillapítására. A javaslat alapvető hátránya, hogy - mivel a súrlódás a rengéshatások ismétlődése során nem tekinthető állandó értékűnek - a csillapítás mértéke emellett számítással szabatosan nem is követhető, az egyrészt egyes elemek alakváltozása, másrészt az érintkező felületein az anyag érdességi 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 építmény 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, vagy azt, hogy a vízszintes síkban a merevség minden irányban közel azonos legyen. Próbáltak segíteni ezen különböző gumitömbökből kialakított rugókkal, de nem bizonyult alkalmasnak a módszer a gumi csupán rugalmas alakváltozása miatt a kellő energiaelnyelés megvalósítására. Az ismert megoldásoknál a fölmerülő 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 jelentős része használhatatlanná válik még akkor is, ha a teherhordó szerkezetek nem mennek teljesen tönkre. A nagyobbik gondot azonban inkább a teherhordó szerkezetek kijavítása és megerősítése okozza és a legtöbb esetben szinte iehetet-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 i
