A meglévő szabványok, előírások áttekintése

A mérnöki tervezés folyamatához szükséges lépések vannak a 3. táblázatban felsorolva. A klasszikus mérnöki tervezéshez az Eurocode és sok más szabvány többé-kevésbé a felsorolt öt lépéshez szolgáltat információt. A két kiemelt pont (1-3) jelzi a problémát a meglévő gyakor-lattal. Ennek értelmében nincs valószínűségi alapon történő méretezés, hiányzik a biztonság definíciója. Determinisztikus szinten azonban egy jól leírt metodika áll a mérnök rendelkezé-sére. A következőkben összegzem a témához kapcsolódó fő előírásokat.

Hagyományos szabványok tartalmi elemei

Robbantási hatásokkal foglalkozó előírások (VBIED tekintetében) 1 a terhet kiváltó (meteorológiai) hatás

statiszti-kai kiértékelés útján nyert mérőszáma nem létezik ilyen statisztikai kiértékelés

2 a hatás teherré alakításának módja, a szerkezet

geometriájának figyelembe vételével rendelkezésre állnak

3 biztonsági tényezők, teherkombinációk

össze-állítása, biztonsági célérték meghatározása a terhet determinisztikus változóként ke-zelik, nincs biztonsági tényező

4 igénybevételek és ellenállások számítási módja rendelkezésre állnak

5 szerkesztési szabályok rendelkezésre állnak

Jelölések:  tartalmazza, szól róla x nem tartalmazza

? tartalmazhatja, de titkosított tartalmazza, de hiányos

? kérdéses, mertnincs rendelkezésre álló példány

Szabvány megnevezése 1 2 3 4 5

3. táblázat – A szabványok szükséges tartalmi elemei robbantások elleni tervezéshez ³⁷

37 Szerző által szerkesztett táblázat. Az itt rövidítésként szereplő elemek a táblázat után részletesen bemutatásra kerülnek.

UFC-UNITED FACILITIES CRITERIA

Az UFC szabványsorozat az Amerikai Honvédelmi Minisztérium (DoD) által készített, elfoga-dott és megkövetelt szabvány. Kötelezően alkalmazandó minden Amerikai Honvédelmi Mi-nisztérium tulajdonába tartozó épület tervezésekor, amennyiben az terrorizmus veszélyének van kitéve. Széles skálát ölel fel a témája, a szennyvízkezeléstől a geotechnikán át egészen a biztonsági beléptető rendszerig terjed.

Építőmérnöki (szerkezet tervezési) szempontból fontos kötetei az UFC-4-023-03 a progresszív összeomlás elleni tervezésről, illetve az UFC-4-010-01 a javasolt alaprajzi védőtávolságokról.

Utóbbinak részletesebb változata a titkosított UFC-4-010-02, ami megadja a figyelembe veendő robbanóanyag mennyiséget is³⁸. A két legfontosabb fejezet azonban az 3-340-01 és UFC-3-340-02, amelyek több belső kiadást, felújítást éltek meg, míg végül az UFC szabvány részévé lettek.

A legelfogadottabb előírás a UFC-3-340-02³⁹ „Structures to resist the effects of accidental exp-losions” című gyakorlati útmutató [37]. Ez nem szabvány, csak egy Technical Manual, tehát gyakorlati útmutató. 1990-ben rendelték el titkosítás alól való feloldását. A közel 2000 oldalas kiadvány adja a szakirodalommal foglalkozó egyéb útmutatók, könyvek segédletek döntő többségének az alapját. Jelen állapotban, – a gyakorlat ezt mutatja – megkerülhetetlen a té-mával foglalkozó mérnök számára. Az UFC-ben való új kiadás digitálisan jelent meg, ami a grafikonok felhasználhatósága szempontjából jelentős javulás.

A kiadvány célja a baleset jellegű robbanások elleni védekezés. Azokkal a robbanásokkal fog-lalkozik, amelyek nem a klasszikus hadviselés támadófegyvereitől származnak. Ennek megfe-lelően hadianyagraktárakat, baleset jellegű robbanásokat, de az VBIED robbantást is lefedi.

Előnye a gyakorlati használhatósága, részletessége, hátránya, hogy csak a kézi számításokról ír, emiatt bizonyos tekintetben elavult.

A kiadvány párja a még mindig részleges titkosítás alatt lévő UFC-3-340-01, régebbi nevén DAHS-CWE [38], melynek jelentése: Design of Hardened Structures for Conventional Wea-pons Effects - Védett létesítmények tervezése hagyományos fegyverek hatásai ellen. A kiad-vány jogállása: „USA védelmi szervei és azok alvállalkozói számára, valamint a NATO tagor-szágok védelmi szervei számára nyílt és ingyenes”.

A szabvány alapvetően átfogó jellegű, rendszer szemléletű. Kimondottan a védett létesítmé-nyek megtervezésére szolgál, a kezdeti előtervezéstől egészen az apróbb részletekig. Tervezési koncepciója, hogy az építmény minden elemét azonos védelmi szinten kell megvalósítani („ba-lanced survivability”).

Míg a UFC 3-340-02 az első sorokban rögzíti, hogy nem célja tervezési kritériumok felállítása, addig a DAHS-CWE inkább releváns forrásként tünteti fel magát, egyértelmű útmutatást igyek-szik adni határozottabb hangnemben. A két szabvány közt elsősorban témabeli különbség van, mindazonáltal nagyon sok az átfedés, hiszen a robbanás hatásai hasonlóak, hasonló a dinamikai

38 A titkosított anyag tartalma a BakerRisk előadásában volt megemlítve.[36]

39 Régebbi kódja: TM-5-1300

számítás, hasonló a szerkezetek teherbírásának meghatározása is. A DAHS-CWE természete-sen több információt nyújt a védett létesítmény alaprajzával, álcázásával, berendezésével, gé-pészetével, vegyi támadások elleni védelmével kapcsolatban, míg a UFC 3-340-02 ezekről egy-általán nem szól. A két szabvány közti különbségek egy részéért a köztük eltelt 8 év is felelős lehet.

Érdemes megemlíteni, hogy a DAHS-CWE kiadása idején 1998-ban a számítástechnika lénye-gesen magasabb színvonalon járt, mint 1990-ben, és a végeselem módszert már valós alterna-tívaként kínálja a szabvány, sőt vázlatos elméleti összefoglalást is ad róla, és még a különböző földbe ágyazott szerkezetek modellezési lehetőségeire is kitér. Átfogó listát közöl az akkor pi-acon lévő explicit és implicit végeselem szoftverekről, és az általuk használt JWL féle TNT anyagmodellről is szól (ld. 3.2.3. fejezet). A UFC 3-340-02 nem említi a JWL egyenletet, holott azt már 1973-ban publikálták. A robbanási paraméterek szórásával csak igen szűkszavúan fog-lalkozik mindkét szabvány (ld. 4.1. és 4.2. fejezetek).

ISC–PHYSICAL SECURITY CRITERIA FOR FEDERAL FACILITIES ÉS

VETERAN AFFAIRS –PHYSICAL SECURITY DESIGN MANUAL FOR VAFACILITIES

Amerikában általában az állami, de nem a Honvédelmi Minisztérium alá tartozó épületeknél, valamint a DoVA (a veteránügyekkel foglalkozó minisztérium) hatáskörébe tartozó épületeknél alkalmazandó szabvány. Robbantások elleni tervezést segítő kötetek, az épülettel szemben tá-masztott követelményeket foglalja össze. Az anyaghoz nincs hozzáférésünk, így keveset lehet tudni róla, de az kiemelendő, hogy közöl értékeket a figyelembe veendő robbanóanyag mennyiségre vonatkozóan.

RÉGI OROSZ ELŐÍRÁSOK

A 70-es, 80-as évek vonatkozó orosz szakirodalmába a Magyar Honvédség hivatalos magyar fordítású füzetei⁴⁰ nyújtanak betekintést. Ez a kiadvány az elsősorban nukleáris robbanások el-len tervezett védett létesítmények tervezéséről szól. Kiemeel-lendő a 9. füzet, ami vázlatosan ugyanazokon a főbb pontokon keresztül mutatja be a robbanási paraméterek, és az épületterhek felvételét, mint az amerikai előírások. A létesítmények speciális jellegéből adódóan szó esik a vájatokban haladó lökéshullám jellemzőkről is.

Szintén kiemelendő a 11. füzet, ami a vasbeton szerkezetű létesítmények dinamikus méretezé-sével foglalkozik. Az útmutató a méretezéselméleti alapok tisztázásával kezdi a módszer be-mutatását, felhívja a figyelmet a robbanási teher statisztikai kiértékelésére. Ezt követően néhány alap szerkezettípuson mutatja be a méretezési lépéseket, először dinamikai, majd vasbeton szi-lárdságtani szempontból. Az USA előírásokhoz hasonlóan kezeli a dinamikus szilárdságnöve-kedést és képlékeny tervezést ír elő. Speciális jellegéből adódóan olyan kérdésekkel is foglal-kozik, ami a UFC előírásokból hiányzik, ilyen például a repedéstágassági követelmények.

40 A HM Beruházási és Fenntartási Főnökség 1986-ban kiadott 25 kötetes anyaga csak részleteiben állt rendelke-zésemre, ezekből 3 füzet volt témába vágó. [44]

rának megfelelően magas színvonalú, ám kidolgozottságában inkább összegző jellegű az útmu-tató. Külön megemlítendő, hogy már említést tesz a terjedőben lévő tranziens végeselem mód-szer alkalmazásáról.

Összességében elmondható, hogy a régebbi orosz szakirodalom alapján ugyanúgy lehetőség van egy mai, VBIED támadással szemben tervezett épület méretezésére, mint az USA előírások alapján. Az útmutatók szűkszavúsága miatt azonban bizonyos korlátozásokkal kell számolni, (pl.: csak vasbeton szerkezetről szól, körülményesebb dinamikai módszerek).

ASCE–DESIGN OF BLAST-RESISTANT BUILDINGS IN PETROCHEMICAL FACILITIES [47]

Az ASCE (Amerikai Építőmérnökök Szövetsége) által kiadott útmutató, amely a kőolaj-ipar részére tervezett épületek robbanások elleni tervezési segédleteként lett elkészítve. Bár a rob-banási hatás alapjául a gázrobbanásokat veszi, az azt követő méretezési eljárás használható más robbanási hatások esetén is. A második kiadás szót ejt a modern számítógépes számításokról, azok alkalmazhatóságáról. Bizonyos tekintetben (pl. alapozások) több és hasznosabb informá-ciót közöl, mint a UFC 3-340-02.

ACI-REPORT FOR THE DESIGN OF CONCRETE STRUCTURES FOR BLAST EFFECTS [48]

Az ACI 370R-14 jelű kutatási jelentése a betonszerkezetekkel foglalkozó amerikai szabványok sorába illik. Jól összefoglalja a robbantások elleni tervezés lépéseit, de a méretezéselméletről nem esik szó, tehát csak az adott teherre történő méretezésről ír.

CSAS850-12

A robbantások elleni méretezést taglaló kanadai szabványhoz nincs hozzáférésem, így tartalmát illetően csak azzal a feltételezéssel élek, hogy az ASCE-hez, illetve ACI-hoz hasonló. A szab-vány hiányosságait azonban előre vetíti a publikus előszavában az a kitétel, miszerint „egy rob-banás nagysága és súlyossága nem adható meg pontosan”.

EUROCODE

Az Eurocode egy 9 fejezetből álló, nagyon jól és egységesen szerkesztett szabvány, ami a mé-retezéselmélettől a különböző építőanyagok méretezéséig számtalan mérnöki problémára meg-oldást nyújt. Az EC-1 foglalkozik a baleset jellegű terhek meghatározásával, azonban a robba-násoknál csak a beltéri gáz-, és porrobbanások vannak taglalva⁴¹. A rendkívüli hatások teher-kombinációjában a hatás egyedi értékű, nincs biztonsági tényező alkalmazva. Bevett módszer-ként említi meg és megengedi a valószínűségi módszerek alkalmazását. Bár nem közöl robban-tási adatokat, méretezési eljárásokat, mégis az Eurocode a legletisztultabb méretezési szabvány, és a méretezéselméleti kereteibe beilleszthető egy új típusú vizsgálat, ezért jelen értekezés során is az Eurocode alapjai lesznek figyelembe véve.

41 EN 1991-1-7: General actions – Accidental actions. Section 5., Annex D [49]

PROBABILISTIC MODEL CODE [50]

A Dániai Műszaki Egyetemen fejlesztett, ingyenesen hozzáférhető szabvány, ami csak a terhek felvételének valószínűségelméleti megközelítésével foglalkozik. A szabvány nem foglalkozik a robbanásterhekkel.

SPIRIT [89]

Érdemes megemlíteni a SPIRIT nevű kutatási projektet, amelyet az EU támogatásával több neves, patinás mérnökiroda (pl. ARUP, Fraunhofer Institut) fejlesztett 2010 és 2013 között. Ez nem egy szabvány, hanem egy olyan szoftver, amely az épületek terrorista támadásokkal szem-beni kockázatelemzését végzi el. A bevitt adatok az épület kialakítása, méretei, értéke, tartóz-kodási helyeken lévő emberek száma, stb. A robbanás paramétereiből számítja a következmé-nyek mérőszámát, majd ezt szorozza a támadás valószínűségével. A mérőszámok kvalitatív jellegűek, 0-1 skálán mozognak. Az eredmények alapján látható, hol a gyenge pontja az épü-letnek, és a szoftver adatbázisában számos kockázatcsökkentő műszaki megoldásból választhat a felhasználó. Ebbe az adatbázisba a fejlesztők várják a gyártók regisztrációját. A rendszer je-lenleg is fejlesztés alatt áll, és sok eleme titkosított. Bár nem teljesen ismertek az alapjai, felté-telezhető, hogy egyszerű módon meghatározza a robbanási paramétereket, majd az okozott ká-rokat az érintett szerkezetek táblázatos teherbírási adatai alapján számolja (a programban tehát valószínűleg nincsen statikai motor, de a használt teherbírási táblázatok előállításához fejlett modellezési technikákat használtak). A mérőszámok relatív volta miatt nem deklarálható az elért biztonsági szint, viszont a szubjektív mérlegelést pénzügyi kárfelméréssel és áldozatok várható számával támogatja a szoftver. A zárójelentésben megemlítik, hogy a projekt részeként előremutató javaslatokat fogalmaztak meg az EU számára egy jövőbeli, biztonságalapú épület-védelmi előírás megalkotásához.

EGYEBEK

 Exxon Blast Technology Manual EE.123E.98 TMEE065 January, 1999 – Az Exxon olajóriás belső használatra szánt útmutatója (nem hozzáférhető)

 NATO Stanag 2280 – Katonai táborok védelmi kialakításához figyelembe vehető VBIED robbanóanyag mennyiségeket szolgáltat. [127]

 USAF Handbook 10-2401 VB Mitigation guide – Védett létesítmény kialakításához fi-gyelembe vehető VBIED robbanóanyag mennyiségeket szolgáltat. [128]

 ATF (Amerikában az alkohol, dohány, fegyver és robbanóanyagok felügyeleti szerve) – van egy kiadott táblázatuk az általában figyelembe vehető VBIED robbanóanyag mennyiségekről. [129]