Kopuły drewniane

ISBN 978-83-01-19150-4

Oprawa: miękka, Format: 16,5x23,5 cm, Stron: 288, 2017 r. 

 

Tysiące lat trwał rozwój konstrukcji od prostych układów słupowo belkowych do łuków i form kopułowych w tym kopuł drewnianych. Niestety wiele rozwiązań konstrukcji kopuł z drewna uległo zapomnieniu. W tej książce odtworzono systemy konstrukcji kopuł, ponieważ wiele z historycznych rozwiązań ma do dzisiaj ekonomiczne, techniczne i ekologiczne uzasadnienie. Opisano różne źródła pochodzenia konstrukcji kopuł: od przekryć kopuło-podobnych do rusztowań drewnianych.
Wprowadzono typologię konstrukcji kopuł drewnianych. Zaprezentowano kopuły o konstrukcji żebrowej, powłokowej i siatkowej znamienne tylko dla budownictwa z drewna. Z kopuł żebrowych omówiono kopuły na żebrach połnikowych z krążyn i żebrach kratowych, w formie łuków o współrzędnych bipolarnych. Omówiono kopuły powłokowe o powłoce masywnej i cienkościennej: gładkie, powłokowo-żebrowe i żebrowo powłokowe. Osiowo symetryczne konstrukcje powłok gładkich z desek naturalnie sprężonych wyróżniają się niespotykanym do dzisiaj minimalnym zużyciem drewna i stalowych łączników w stosunku do przekrywanej powierzchni. Przypomniano atrakcyjne konstrukcje o siatce rombowej budowane z żeber, których kształt zabezpiecza sferę przed przeskokiem węzłów, znaną przyczyną awarii geodezyjnych kopuł siatkowych ze stali.


Pokazano jak wykorzystać naturalne właściwości drewna do budowy estetycznych i ekologicznych konstrukcji z drewna średniej jakości i bez kosztownej selekcji stosowanej w bowie konstrukcji klejonych. Wykazano, że możliwe jest znacząco lepsze wykorzystanie drewna litego, aniżeli w kopułach z drewna klejonego. Kopuły z drewna litego są atrakcyjną propozycją dla budownictwa powszechnego ze względu na estetykę i ekologię. Zwrócono uwagę na analogię drewna do kompozytów włóknistych. Pokazano modele obliczeniowe i propozycje obliczeń konstrukcji z drewna litego. Wskazano tematy najpilniejszych badań, niezbędnych do dalszego rozwoju tej dziedziny wiedzy.

Spis treści:

Przedmowa    9
  1. Wprowadzenie    11
  2. Wybrane elementy historii budowy kopuł    15
  3. Kopuły wielopowłokowe    24
  3.1. Wprowadzenie    24
  3.2. Drewniane rusztowania do budowy konstrukcji murowanych z kamienia lub cegły    24
  3.3. Drewniane kopuły osłonowe wykształcone z drewnianych rusztowań kopuł murowanych    28
    3.3.1. Wielowarstwowe kopuły wybudowane na Bliskim Wschodzie    28
    3.3.2. Wielowarstwowe kopuły budowane w Europie    32
  3.4. Wielopowłokowe kopuły o zewnętrznej i wewnętrznej kopule drewnianej    41
  3.5. Kopuły żebrowe z krążyn    46
  3.6. Wnioski    54
  4. Kopuły grubościenne    57
  4.1. Wprowadzenie    57
  4.2. Sposoby kształtowania połączeń bali    58
  4.3. Kopułopodobne przekrycia z bali    60
  4.4. Zestawienie form kopułopodobnych    66
  4.5. Kopuły o masywnej powłoce    68
  4.6. Przykłady kopuł o masywnej powłoce    69
  4.7. Wnioski    78
  5. Kopuły żebrowe    81
  5.1. Wprowadzenie    81
  5.2. Kopuły żebrowe budowane w Szwajcarii i w Niemczech    81
  5.3. Kopuły żebrowe budowane w Rosji    84
  5.4. Wnioski    97
  6. Kopuły powłokowe    98
  6.1. Wprowadzenie    98
  6.2. Kopuły powłokowe, gładkie    99
  6.3. Kopuły powłokowe sprężane ściągami stalowymi    104
  6.4. Kopuły powłokowo żebrowe    107
  6.5. Kopuły żebrowo-powłokowe    114
  6.6. Wnioski    121
  7. Kopuły siatkowe, żebrowo-powłokowe    123
  7.1. Wprowadzenie    123
  7.2. Kopuły wycinkowe, żebrowo siatkowe    124
  7.3. Kopuły siatkowe z krążyn    127
  7.4. Kopuły siatkowe sprężane stalą    132
  7.5. Kopuły powłokowe na siatce z krążyn wzmocnionych w węźle płaską deską    135
  7.6. Kopuły powłokowe na rombowej siatce z desek    135
  7.7. Badania modeli kopuł siatkowych z krążyn    136
  7.8. Znaczenie żeber-krzyżulców w rozwoju drewnianych kopuł siatkowych    138
  7.9. Wnioski    141
  8. Wybrane przykłady kopuł z drewna klejonego    144
  8.1. Wprowadzenie klejenia drewna do konstrukcji    144
  8.2. Przykłady prestiżowych kopuł z drewna klejonego budowanych w USA    145
  8.3. Przykłady kopuł z drewna klejonego budowanych w Europie o średnicy większej od 100,0 m    150
  8.4. Przykłady prestiżowych kopuł z drewna klejonego wybudowanych w Japonii    153
  8.5. Wnioski    164
  9. Zagadnienia nośności i stateczności ściskanych prętów z drewna    170
  9.1. Wprowadzenie    170
  9.2. Ścieżki równowagi statycznej prętów drewnianych w funkcji obciążenia osiowego    171
  9.3. Analogia utraty stateczności prętów drewnianych do utraty stateczności kompozytów zbrojonych podłużnie włóknem    173
  9.4. Wpływ sił poprzecznych na nośność krytyczną prętów drewnianych    175
  9.5. Wpływ sił ściskających na zniszczenie końców prętów drewnianych w węzłach – rozszczepienie końców prętów ściskanych    180
  9.6. Wpływ wklejania stalowych blach węzłowych na nośność prętów z drewna    183
    9.6.1. Zjawiska towarzyszące wklejaniu blach stalowych w skrajne przekroje prętów ściskanych    183
    9.6.2. Przykłady zniszczenia końców prętów drewnianych umocowanych w węzłach stalowych    185
  9.7. Wpływ redukcji sztywności podłużnej prętów ściskanych na przeskok węzłów kopuły    188
    9.7.1. Wpływ siły ściskającej pręt na jego sztywność podłużną    188
    9.7.2. Zjawisko przeskoku węzłów w kopułach jako przyczyna katastrof    190
  9.8. Koncentracja naprężeń stycznych na powierzchni włókien w belkach drewnianych obciążonych poprzecznie i osiowo    193
  9.9. Właściwości ostrzegawcze drewna towarzyszące wyczerpaniu nośności prętów ściskanych    196
  9.10. Wzmacnianie ściskanych prętów drewnianych pod obciążeniem    198
  9.11. Wpływ technologii zabezpieczania drewna na jego nośność    200
  10. Wpływ czasu na właściwości mechaniczne drewna    208
  11. Badania elementów z drewna do budowy kopuł    216
  11.1. Wprowadzenie    216
  11.2. Badania dynamiczne ukierunkowane na dobór i selekcję drewna do budowy kopuł    220
  11.3. Badania dynamiczne ukierunkowane na wyznaczenie modułu sprężystości podłużnej E drewna    228
  11.4. Wnioski    232
  12. Oszacowanie właściwości fizycznych materiałów drewnopochodnych na podstawie pomiaru parametrów drgań swobodnych    235
  12.1. Wprowadzenie    235
  12.2. Badania dynamiczne modeli z materiałów drewnopochodnych    235
  12.3. Porównanie okresu drgań badanych modeli    242
  12.4. Porównanie tłumienia drgań modeli suchych i mokrych w celu ujawnienia materiałów zawilgoconych    243
  12.5. Porównanie ugięć resztkowych i trwałych badanych modeli z materiałów drewnopochodnych    244
  12.6. Badania dynamiczne ukierunkowane na wyznaczenie modułu sprężystości podłużnej E materiałów drewnopochodnych    245
  12.7. Wnioski    246
  13. Zakończenie    249
  14. Podsumowanie    256
  Summary    262
  Literatura


W książce przedstawiono rezultaty analiz teoretycznych do stosowania w projektowaniu i bowie konstrukcji z drewna, a także ich wykorzystanie w nauczaniu na uczelniach technicznych.