Kitöltő falak hatása földrengésre
Vázkitöltőfalas vasbeton keretvázas szerkezetek már az 1920-as évektől Új-Zélandtól kezdve Ázsián át egészen Dél-Amerikáig tömegesen épültek. A kitöltőfalak alapvetően növelik az épület merevségét és ellenálló képességét, valamint földrengés során a falazatban kialakuló repedések és törések révén nagy energiaelnyelést biztosítanak.
A kitöltőfalak károsodását számos szakirodalom vizsgálja, azonban a síkbeli és síkra merőleges viselkedésük együttes figyelembevételére nem találtunk példát. A fal síkjában (in-plane) való viselkedés sok tényezőtől függ, azonban degradálódó, nemlineáris anyagmodellek használatával kezelhető mind a keretváz mind a falazat károsodása. Síkjára merőleges irányú (out-of-plane) ellenállása a keretvázba való befeszülés miatt szintén jelentős, de károsodott állapotban kieshet a gerjesztés során.
Teherbírás szempontjából a fal egyértelműen kedvező, azonban a merevítő hatása miatt a szerkezetre ható földrengési terhek nagyobbak. Ezt az irodalomban fellelhető javaslatok alapján kezelni szükséges, ám erre világos, szabvány szintű követelmények nincsenek: ajánlott a szeizmikus hézag kialakítása a fal és a keret között, a falak kiesésének megakadályozása, vagy a keretváz megfelelőségének biztosítása kitöltőfal nélkül is.
A dolgozatban egy idealizált, 10 szintes, egyhajós síkbeli keretet méretezünk először modálanalízissel, majd a duktilis szerkezet viselkedését igazoljuk pushover vizsgálattal. A csupasz keret (bare frame) nemlineáris válaszát a Berkeley Egyetem által fejlesztett OpenSees végeselem programban vizsgáljuk, igazolva a modálanalízis alapján méretezett vasbeton keresztmetszetek megfelelőségét. A nemlineáris, kitöltőfalak hatását tartalmazó modellen időtörténeti vizsgálatot végzünk el, majd eljárást mutatunk arra, hogy a számítás közben a kieső falak hatását figyelembe vehessük. A hatást nagyszámú numerikus kísérletekkel vizsgáljuk.
Az eredmények alapján arra jutunk, hogy az esetek egy nem elhanyagolható részében a kitöltőfalak jelenléte a teljes szerkezet tönkremeneteléhez vezethet. Ez lényeges hatás lehet a földrengés során károsodott épületek megfelelőségének ellenőrzéséhez utórengések esetén, illetve a nem gondosan megtervezett épületeknél, amelyekből tömegével dőltek össze 2023-as törökországi földrengés során. Ilyen megközelítést az irodalomban nem találtunk, így a dolgozatban egy lényeges, tönkremenetelt okozó hatásra hívjuk fel a figyelmet.
Irodalom:
[1] Mohammad Noh, N. és mtsai. (2017) „Modelling of masonry infilled RC frames subjected to cyclic loads: State of the art review and modelling with OpenSees”, Engineering Structures, 150, o. 599–621.
[2] Paulay T, Priestley MJN. Seismic design of reinforced concrete and masonry buildings. New York: John Wiley; 1992, ISBN 9780471549154.
[3] Ibarra LF, Medina RA, Krawinkler H. Hysteretic models that incorporate strength and stiffness deterioration. Earthq Eng Struct Dyn 2005;34 (12):1489–511.
[4] Stylianidis KC. Experimental investigation of masonry infilled RC frames. Open Constr Build Technol J 2012;6(1). 194-12.