Ovális alaprajzú falazott boltozatok mechanikájának diszkrét elemes vizsgálata önsúlyra Műszaki Tudományi

31 OTDK, Műszaki Tudományi Szekció, 18A_Műszaki mechanika, matematika, fizika, mérnöki szerkezetek Tagozat.

Ovális alaprajzú falazott boltozatok mechanikájának diszkrét elemes vizsgálata önsúlyra

Helyezés: 2

Hallgató: Simon József
Szak: Szerkezet-építőmérnök MSc, Képzés típusa: msc, Intézmény: Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Kar: Építőmérnöki Kar

Témavazetők: Dr. Bagi Katalin - egyetemi tanár, Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Építőmérnöki Kar ,
Dr. Bojtár Imre - egyetemi tanár, Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Építőmérnöki Kar

TDK dolgozatomban ovális alaprajzú falazott boltozatokat vizsgáltam. Kevésbé ismeretes, hogy a gömbkupola mellett nem kis számban épültek ovális alaprajzú kupolák is. Virágkorukat a reneszánsz és a barokk idején élték. A tanulmány első részében az ovális kupolák kialakulását, fejlődését, építészettörténetét foglaltam össze.
A falazott szerkezetek habarccsal vagy anélkül összeépített, különálló, diszkrét elemek együttesei, mechanikai vizsgálatuk komplex feladat, ezért egy külön pontban foglalkoztam a lehetséges vizsgálati módszerek bemutatásával. Ezek a módszerek kontinuummechanikai, diszkrét felépítésű, esetleg a kettő ötvözéséből keletkező modelleket alkalmaznak. Mindegyik esetben kitértem az adott vizsgálati módszer előnyeire, hátrányaira, korlátaira, majd alkalmazási példákat mutattam be. A DEM (diszkrét elemek módszere) egy külön fejezetet kapott, hisz a későbbi vizsgálatokat ezzel a módszerrel végeztem el.
A dolgozat harmadik része az önállóan végzett vizsgálatokkal foglalkozik. Az ovális kupolák parametrizált matematikai felületének definiálása után egy algoritmust írtam Matlab segítségével, mely a kupolát előre meghatározott méretű építőelemekből alakítja ki, majd a vizsgálatokhoz használt 3DEC DEM programhoz input file-t generál. Megadható, hogy állvánnyal vagy anélkül történő építési módot akarunk-e szimulálni, merev vagy deformálható blokkokat akarunk-e használni. A vizsgálatok fő célja ovális kupolák azon minimális falvastagságainak meghatározása volt, melyre a kupola saját önsúlya alatt még nem omlik össze. Ezt a későbbiekben meglévő boltozatok biztonságának megítélésére használhatjuk. Gömbkupola esetére a képlékenységtan kinematikai tétele segítségével levezettem a szakirodalomban ismeretes, de eddig még csak statikai módszerrel meghatározott elméleti értéket. Az összetett felülettel rendelkező ovális kupolák esetén a rendkívül körülményes analitikus vizsgálat miatt diszkrét elemes szimulációt alkalmaztam. A gömbkupolára ismert elméleti eredmény szerint kalibrálni tudtam a modellt, majd a mérethatás vizsgálatát is elvégeztem. A vizsgálatokat merev és deformálható elemekkel, valós, mért anyagjellemzőkkel is végrehajtottam. Az önsúlyra történő vizsgálatok tárgyát képezte még a gömbkupolától eltérő mechanikai viselkedés feltárása is : pl. a támaszerők eloszlásának, a különböző kialakítások összeomlási mechanizmusának, az összeomlás során kialakuló csuklósorok helyének, valamint a repedéskép kialakulásának vizsgálata.