Kopuły drewniane

Kopuły drewniane

rok wydania: 2023, wydanie pierwsze
ISBN: 978-83-01-19150-4
ilość stron: 278
format: 13,5x23,5 cm
oprawa: miękka

Opis

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

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 / 267