A kőboltozatok igen gyakran alkalmazott szerkezetek elsősorban (műemléki) templomainkban, de igen sok középületünkben is. A boltozat ideális a függőleges terhek felvételére, de sebezhető jelentős vízszintes terhek esetén. Mai ismereteink szerint a földrengés hatásaként hazánkban jelentős vízszintes talajgyorsulásokra kell számítani, amelynek értéke elérheti a nehézségi gyorsulás 15%-át is. Felmerül a kérdés, hogy a meglévő boltozataink ezt a terhet képesek-e elviselni.

A projekt keretében több irányból közelítettük meg a felvetett problémát. A kutatás leghangsúlyosabb része egy olyan numerikus dinamikai modell megalkotása volt, mellyel a földrengéssel gerjesztett boltív mozgásai számolhatók.

A projekt ideje alatt elkészült egy, az ív stabilitásvesztéshez tartozó maximális oldalirányú terhét számító limit analysis program, amely alapjául szolgált az ív posztkritikus viselkedését leíró modellnek. Ezen modell alapján képet kaphattunk a mechanizmussá alakuló boltív maximális elmozdulásairól, amelyet meghaladó mozgás esetén a szerkezet kritikus állapotba kerül. A program képes kezelni az ívet alkotó kőelemek megnyílásának (az ív berepedésének) merevségcsökkentő hatását. Ezen síkbeli rúdmodell az ív dinamikai vizsgálatánál az ott alkalmazott modell alapvető része lett.

A dinamikai modell számítja a nemlineáris geometriával és merevséggel rendelkező, több kőelemből álló rendszer mozgásait az ütközések, a repedések megnyílásai és azok esetleges záródásainak figyelembevételével. A program a projekt zárásakor még a tesztelés fázisában volt, a több kőelemet leíró mozgás verifikálása nem történt meg.

A projekt során végrehajtott másik igen hangsúlyos rész egy olyan rázókísérlet előkészítése, melynek során beton elemekből összeállított íveket tetszőleges gerjesztéssel a Szilárdságtani és Tartószerkezeti Tanszék Czakó Adolf Laboratóriumában rázóasztalon vizsgálunk. A rázókísérlet előkészítése során a későbbi kísérletek helyes beállításainak meghatározásához próba kísérleteket hajtottunk végre. A próba kísérletben kézi gerjesztéssel több elemből álló, szárazon rakott tégla-konzolok mozgását kamerával rögzítettük. A felvételekből a téglákra helyezett markerek mozgásának követésére saját algoritmust készítettünk. Az program segítségével meghatározható minden egyes gerjesztett elem, valamint a gerjesztés (a rázott kocsi, vagy a rázóasztal) idő-elmozdulás függvénye. Ezen adatokat kívánjuk felhasználni ahhoz, hogy a numerikus modell megfelelőségét igazoljuk, illetve a szükséges paramétereket beállítsuk.

A ív-kísérlet megvalósulásához műanyag szállal erősített beton próbatesteket készítettünk egy speciális, mm-es pontossággal állítható saválló acél zsaluzat segítségével, majd a megfelelő szilárdulási időt követően az elemeket a kívánt méretre daraboltuk. Az elkészült elemek 10°-os középponti szöghöz tartozó szegmensek. Elkészült továbbá a kísérlet összeállításához szükséges mintaív és az ív különböző geometriájú összeállítását lehetővé tévő állítható talp-csomópont. Ennek segítségével tetszőlegesen állítható a szélső elemek magassága és dőlésszöge, így a félkörön kívül tetszőleges nyílásszögű körív összeállítására adódik lehetőség, illetve a későbbiekben speciális zárókő létrehozásával akár csúcsíves szerkezet is vizsgálható. Az ívet a beton elemekből próbaként szárazon összeállítottuk.

A projekt során a harmadik hangsúlyos kutatási terület az Építészettörténeti és Műemléki Tanszék által 2012 nyarán szervezett, jelen projekt által finanszírozott, Tolna- és Baranya-megyék templomait célzó felmérőtábor keretében elvégzett boltozatfelmérések adatainak kiértékelése volt. A táborban lézeres mérőállomás segítségével a vizsgált 12 római katolikus templom boltozatai és boltívei lettek felmérve. A mérési pontok alapján számítógépes algoritmust készítettünk minden egyes templom boltozati felületének közelítő meghatározásához, majd összevetettük az így kapott felületeket egy egyszerű ellipszoid-közelítésből származó felülettel. A közelítés kellően pontosnak bizonyult, így a végeselemes számításon túl lehetőségünk volt a felületek membrán-erőjátékának vizsgálatára. A boltozatok membrán-erőjátékának modellezéséhez számítógépes programot írtunk, melynek segítségével számíthatók a hajlításmentes héj felületben ébredő normál-, és nyíró-igénybevételek valamint a boltíveket terhelő erők nagysága. A főfeszültségek számításával megállapítható, hogy adott boltozat az önsúlyteher és a feltöltésből származó terhek hatására mely pontokban válik húzottá, s ilyen módon hol számíthatunk arra, hogy a szerkezeten repedések jelennek meg.

A számítások során felmerült a kérdés, hogy a felméréskor felvett mérési pontok száma és helyzete a boltozaton milyen módon befolyásolja a szerkezet erőjátékát. Új módszert dolgoztunk ki, mellyel vizsgáltuk a kevésszámú mérési pont közötti lehetséges felületi globális hiba nagyságát, és a hiba hatását a felület erőjátékára.

A téma további feldolgozása során metrikát kívánunk alkotni az egyes boltozati felületek és a hozzájuk kapcsolódó boltívek biztonságának megállapításához. Ennek segítségével a felmért templomok boltozatainak globális biztonsága egyetlen számmal jellemezhetővé válik. Továbbá szeretnénk összevetni a boltozati felületek falazási módját, repedési képét és a modell alapján számolt igénybevételeket, hogy az egyes boltozási technikák milyenségéről is képet kaphassunk.