Ókori kőoszlopok dinamikus viselkedésének vizsgálata diszkrét elemes módszerrel

Az ókori görög és római építészet egyik leggyakrabban alkalmazott szerkezeti eleme az oszlop (kolumna), mely az épületek terheit nyomóerők formájában továbbítja az alapozásra. Ezen kőoszlopok lehetnek monolitikusak, illetve több oszlopdob egymásfölé helyezésével kialakított szerkezetek. Utóbbi esetben az oszlopdobok között tipikusan nem található kötőanyag. Az így kialakított szerkezetek immáron két évezreden át viselik gond nélkül a rájuk ható statikus terheket. Ezzel szemben e szerkezettípus igen érzékenyen viselkedik földrengési hatásokra: a vízszintes terhek hatására a kövek elcsúszhatnak egymáson, illetve a nyomóerő külpontosságának növekedése az oszlop felborulásához vezethet. Ezen nemlineáris jelenségek megnehezítik a szerkezet klasszikus, az anyag kontinuitásán alapuló mechanikai vizsgálatát.

A földrengés okozta dinamikus terhelés modellezésére analitikus és numerikus módszereket dolgoztak ki. A Housner [1] által megalapozott analitikus módszerek a kövek billegő mozgását próbálják modellezni. Azonban a rendszert leíró differenciálegyenletek megváltoznak annak függvényében, hogy épp milyen konfigurációban végez billegő mozgást a szerkezet. Ráadásul a feladat bonyolultsága az oszlopdobok számának növelésével nagymértékben növekszik, így a kidolgozott módszerek legfeljebb 2-3 egymásra helyezett blokk esetén vezetnek megoldásra (lásd Ther és Kollár [2]). További hátrány, hogy e módszerek a kövek egymáson történő megcsúszását általában nem veszik figyelembe.

A jelenség vizsgálatára a diszkrét elemek módszere is alkalmazható. A tudományos diákköri munka keretében 3D-s diszkrét elemek módszerén alapuló szoftver segítségével parametrikus modellt építek, melyet Ther és Kollár [2] kísérletei alapján kalibrálok. A kalibrált modell lehetőséget ad, hogy a modell kiterjeszthető legyen magasabb, több elemből álló oszlopok vizsgálatára a kövek közti surlódás figyelembevételével.

Irodalomjegyzék:

[1] Housner GW. The behavior of inverted pendulum structures during earthquakes. B Seismol Soc Am. 1963;53:403-17.

[2] Ther T, Kollár LP. Model for multiblock columns subjected to base excitation. Earthq Eng Struct D. 2018;47:418-37.

szerző

• 
  Joó Dániel László
  Építőmérnöki szak (műszaki alapdiploma BSc szint)
  alapképzés (BA/BSc)

konzulens

• 
  Forgács Tamás
  PhD hallgató, Tartószerkezetek Mechanikája Tanszék

helyezés