A szél dinamikus hatása az építményekre

A technika fejlődésével a mérnökök egyre karcsúbb hídszerkezeteket és magas építményeket (antennatornyokat, kéményeket, magasházakat, hűtőtornyokat) terveznek. Az építőanyagok szilárdságának növekedésével a méretezés szempontjából sok esetben már nem a szerkezet teherbírása lesz a mértékadó, hanem a stabilitási és a rezgési jelenségek, amelyek a régebbi; zömökebb szerkezetekben csak alárendelt szerephez jutottak. Ami pedig a szélterhelést illeti: a szélnyomás statikai hatásán kívül a szél dinamikus hatása válik egyre fontosabbá. Nemcsak a széllökések régóta ismert rezgéskeltő hatását kell figyelembe venni, hanem eddig ismeretlen gerjesztő- fajtákat is, mert a karcsúbb szerkezeteken ezek szintén veszélyes rezgéseket okozhatnak. E mű célja, hogy a tervezők számára lehetőleg világos, áttekinthető képet adjon a problémakörről, és lehetővé tegye, hogy - legalább közelítően - méretezni tudják a szerkezeteket a szél okozta rezgésekre. A tárgyalásmódot is ez a szempont határozta meg. Mivel a szél gerjesztő hatása és az építmény rezgése kölcsönhatásban állnak egymással, az építmények rezgésszámításával is foglalkoznunk kell. (E kölcsönhatás miatt hívják az ilyen jelenségeket aeroelasztikusoknak.) A tárgyaláshoz feltételeztük a rezgéstani alapfogalmak ismeretét (a szerkezetnek annyi sajátrezgésalakja és frekvenciája van, ahány szabadságfoka, a gerjesztett rezgés frekvenciája a gerjesztőfrekvenciával egyezik meg, s amplitúdója annál nagyobb, minél közelebb áll ez a sajátfrekvenciához, azaz a rezonanciához stb.). Az elméleti levezetéseket általában mellőztük, csupán utalunk az irodalomra. Nagy súlyt helyeztünk viszont a közelítő rezgésszámítási módszerekre. Ezek biztosítják ugyanis a tervezés kezdetén a gyors tájékozódást. Mivel a rezgésekkel foglalkozó egyéb szakirodalom főleg a pontos módszereket tárgyalja, ezzel bizonyos hiányt is igyekeztünk pótolni. A szél okozta gerjesztőhatásokat nem ismerjük egészen pontosan, így már csak ezért sem érdemes a rezgésszámításban túlzottan nagy szabatosságra törekednünk. Az áramlástani és rezgéstani jelenségek lényegét azonban minden esetben igyekeztünk megvilágítani és a számítás menetét számpéldákon bemutatni. Mivel a témakörnek több olyan része van, amelyeknek a kikutatása még korántsem tekinthető lezártnak, helyenként kénytelenek voltunk megelégedni a probléma és az egymásnak bizonyos mértékig ellentmondó eredmények ismertetésével. Az e témakörrel részletesebben foglalkozni kívánó olvasó részére bő irodalomjegyzéket állítottunk össze.