Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Térbeli tartószerkezetek 2. Előadás Kupolák. Mérnöki héjelmélet előfutára, történelmi előzménye. Definíció: Az épületek lefedésében sajátos építési technológiával.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "Térbeli tartószerkezetek 2. Előadás Kupolák. Mérnöki héjelmélet előfutára, történelmi előzménye. Definíció: Az épületek lefedésében sajátos építési technológiával."— Előadás másolata:

1 Térbeli tartószerkezetek 2. Előadás Kupolák

2 Mérnöki héjelmélet előfutára, történelmi előzménye. Definíció: Az épületek lefedésében sajátos építési technológiával kialakított, az egész épület jellegét meghatározó épületrész. Épületfedés:részleges (csak a legfontosabb részt fedi le, figyelemfelkeltő) épület egészét lefedő Ősi építészetben is megjelent a kupola: Igloo, KanadaJurta, Belső-Ázsia Tömörödött hórétegből kivágott jégtömbökből áll. Tömbök együttdolgozásának biztosítása: Nagy feszültségek helyén megolvad a hó, feszültség leépülésével ismét összefagy. (ez jelenti a méretkorlátot is egyben) A jurták állékonyságát garantálja: - farács, - kötelekből készült abroncsozás - vázra feszített nemezborítás. Belső alátámasztás nélkül épülnek, átmérőjük általában 5~6 m, de léteznek 10 m-t meghaladó átmérőjű jurták is. Célja: Szerkezet méreteivel és megjelenésével minél erősebb hangsúlyt adjon a benne foglalt térnek. Minden korban a kor építészeti csúcsteljesítménye.

3 Kupolák felépítése Kupolák elemei: Nem feltétlenül kell minden elemnek szerepelnie. római Cappella del Presepio (D. Fontana, 1584) kupolája Térlefedés lehet: - teljes (egész teret lefedő) - részleges Alátámasztottság: - teljes (peremvonal mentén) - részleges (oszlopokon, részben megszakított peremvonalon) Dob szerepe: reakcióerők (függőleges és vízszintes erők) felvétele Belső héj: Épület belső megjelenését határozza meg. Külső héj: Épület külső megjelenését határozza meg. Össze is vonhatók (egy héjú kupolák). Ha több héj van, akkor ezeket mindig összekapcsolják. Laterna és oculus: Megvilágítási célt szolgál. Zárt kupoláknál a dobon lehet bevilágítást megoldani.

4 Kupolaépítés története Hangsúlyos, fontos szakrális épületek Korabeli építészet csúcspontja Minden kultúrában megtalálható. Mezopotámia Világszemléletbe jól illeszkedett a kupola Világot is az égbolt kupolája alatt képzelték el. Keleti népeknél mai napig az építészet elengedhetetlen része Fő építőanyag: agyag Égetetlenül: max. fesztáv 2-3 m. Égetett anyagból: max. fesztáv 10 m. Építésmód égetett téglából:Alátámasztás nélkül megépíthető a nagy része (vízszinteshez közeli részen kell csak ideiglenes megtámasztás). „szabad falazás” alsó részen lényegesen nagyobb falvastagság nem a normálerő változás miatt kell önsúly csökkentéssel lehet elérni a meridián irányú repedések keletkezését

5 Római birodalom Kupolaépítés története Görög építészetben nem jelenik meg Európába Nagy Sándor keleti hódításai után jelenik meg Európai vallási meggyőződéssel együtt virágzó kupolaépítés Pantheon, Róma (Kr. u ) Hadriánus által épített 43 m sugarú, félgömbből alakú Pantheon. Aláálványzás nélkül épült. Lépcsőzetesen változó falvastagsággal. Építéstechnológia: 1.Belső bordázottságú kazettalemeket előre kifaragták. 2.Egyesével elhelyezték egymás mellé ideiglenes hátrahorgonyzással. 3.Egy gyűrű elkészülte után a hátrahorgonyzás elbontható. 4.Habarccsal kitöltötték a fúgákat és a hátfalazást. Jellegzetesség a záradákban elhelyezkedő 8,9 m átmérőjű oculus.

6 Kupolaépítés története Bizánci birodalom Kupolaépítés – szakrális építészet része - nagyon nagy számú, fényűző épületek Hagia Sophia, Istanbul (Kr. u ) - Justiniánus császár ( ) építtette - 32 m átmérőjű évvel a Pantheon után - görbületi sugárban felülmúlja azt Építéstechnológia: Nagyon keveset tudunk róla. Földrengés elpusztította Újjáépítésnél vulkanikus kőzettel kikönnyítették a felső zónát I. Ahmed szultán építetett mecset „Kék mecset” között - 23 m fesztáv Cél: Túlszárnyalni a Hagia Sophia-t nem sikerült

7 Kupolaépítés története Arab világ Kifinomult bizánci kultúra hatása érződik A Szikla Temploma kupolája, Jeruzsálem (Kr.u ) - 20 m átmérőjű - félgömb alakú - ívesre hajlított deszka héjalású ácsszerkezet - hajótestek építéséhez hasonló szegmensekből - külső felület fém burkolatú (1993-ban aranyra cserélték) mohamedán mecsetépítés emblematikus előképe lett - 8 szögletű épület - félgömb alakú kupola Mecsetek Damaszkuszban, Akkóban, Alexandriában Mártírok Mauzóleuma

8 Kupolaépítés története Modul birodalomBizánci és arab építészet hatása érződik Újítás: Madzsid-i Sah nagymecset, Iszfahán ( ) Rekeszfalakkal összekapcsolt kettős falazott kupola. Nagyobb alaki szabadság pl: kifelé hajló meridián Vonalvezetés + zománc burkolt Mogul birodalom szimbóluma lett Tadzs Mahal, Agra ( ) Szerkezet: ácsszerkezetű térbeli vázra fektetett fa burkolat

9 Kupolaépítés története Európai Reneszánsz: Santa Maria del Fiore Firenze Első kimagasló alkotás - falazott szerkezet - bizánci és arab hatás érződik (8 szögletes elrendezés) - átmérő: 40 m Építésmód: álványzás nélkül (20 évig épült) - 8 lamellából áll - kettős héjú kupola - homokkő bordák kapcsolják őket össze - vízszintes bordák kőtömbjeit vas láncok szorítják össze (abroncs) Szent Péter Bazilika ( ) Ennek a Michelangelo által tökéletesített változata Repedések Falazott szerezetek erőjátékának elvi alapjai 1743 Filippo Brunelleschi

10 Kupolaépítés története Barokk kupolák: igényes kialakítású épület része lett a kupola nagy számban, kis méretű – extravagáns alakú kupolák elvesztették szakrális szerepüket, sok lefedési típusból egy lett Korszak mesterei:Christian Wren (1632 – 1723) angol Jules Hardouin Mansard ( ) francia Szent Pál Katedrális, London ( ) Wren fő műve Újítások: - külső megjelenést nem maga a falazott teherhordó szerkezet adja 3 héjú szerkezet - Belső héj: félgömb falazat - Külső héj: fém borítású faszerkezet - Közötte: csonkakúp alakú falazat - Laternát megtámasztja - Külső héj faszerkezetét merevíti - Héjak alján acél abroncs

11 Kupolaépítés története Wren építési módja szerint épületek a kupolák XVIII. századig Acélszerkezet megjelenése (nem csak nyomást bíró anyag) Erőtani számítás elvi hátterének kidolgozása Átalakult a kupolaépítés stratégiája Éllovasa: Mansard- szakított a falazott elemekkel - Acélszerkezettel kombinált faszerkezetből épített Tág formai lehetőségeket nyitott (hagyományos alaktól eltérés) öntöttvas és kovácsolt szerkezetek ezt még tovább javították Invalidusok Szent Lajos temploma, Párizs washingtoni Capitolium Szent Hedvig templom, Berlin

12 Kupolaépítés története XX. század kupolái: Vasbeton megjelenéseRendkívül kedvező kupolaépítéshez Kupolák arányai átalakultak (félgömb felöl --- lapos kupolák) Jahrhunderthalle, Breslau (Max Berg, 1912) - D= 45m - bordázott vasbeton héj - meridián és gyűrű irányú vasbeton bordák - fajlagos betonfelhasználás 10 cm Önsúly és magasságcsökkenésFesztáv növelés Planetárium, Jéna ( ) Csuklós egyrétegű acél rácsfelület (D=32m) + vasbeton külső burkolat merevítő funkcióval

13 Kupolaépítés története Montreal Expo ’67 US Pavillon (Geodetikus kupola. B. Fuller) Geodetikus kupolák:Fuller nevéhez fűződik, rácsos acélszerkezetű kupolatípus méter átmérőjű, - 65 méter magas, - gömbkupola. Merev kapcsolatok és több rétegű héjalás biztosítja a térbeli merevséget. Palazzetto dello Sporto (Róma, 1958.) Római olimpiai stadion: - bordás vasbeton héj - bennmaradó ferrocement zsaluzattal finomszemcsés adalékból és cementből készített habarcs + vékony (d<1mm) acél háló (szobrászathoz, látszó felületekhez ideális) Világos erőjátékú szerkezet

14 Kupolaépítés története Vasbeton szerkezetek mérethatára példa: King Dome ( ) D=202 m, a legnagyobb megépült bordás vasbeton héj ben lebontották (fenntartási költség) Máig sem épült nagyobb Oka: - vasbeton építési költséget drágítja a zsaluzás, állványozás költsége Bini ötlete: pneumatikus zsaluzat alkalmazásával. (felfújható ballon, amely egyszersmind a héjszerkezet állványzata is). - Komoly alaki korlátai vannak - De le is lehet faragni az elkészült betonból Peakhurst High School (Ausztrália, 1972) D=36m

15 Kupolaépítés története Vasbeton héjak - Atomerőművek Cél: - Reaktor biztonságos üzemeltetése - Radioaktív anyagok kiszabadulásának megakadályozása Radioaktív anyagokat tartalmazó berendezést vasbeton kupolával körbezárják. -Rendkívüli terhekre is méretezik: (nagy erejű földrengés; repülőgép becsapódás)

16 Kupolaépítés története Acél héjak - Szerkezettervező szoftver-ek Két rétegű térrács héjak számítása - Hatalmas mátrixok - Rendkívül sok rúderő - Sok méretezendő rúdszelvény - Rengeteg méretezendő kapcsolat Salahuddin szultán mecsetje (Kuala Lumpur, Malajzia, 1988) Első számítógéppel tervezett kupola - D = 55m, - kétrétegű acél rácsfelület Nagoya Sportcsarnok (1998) D = 187 m, H =69.9 m, kétrétegű acél rácsfelület 10 év fejlődés

17 Kupolaépítés története Nagy Szem Stadion (Oita, 2001) L = 274m. Kinyitható lefedésű acél csarnok Odate Jukai Dome (1997) D = 178m rétegelt-ragasztott faszerkezet Silver Dome (Pontiac, USA 1975) 220×167m. Légsátor Millennium Dome, Greenwich (London D = 365m, h = 50m, függesztett szerkezet

18 Kupolaépítés története Magyar kupolákElső kupolákon keleti hatás érződik – oszmán (török) kor nyoma Dzsámi, Pécs, ( ) Rudas fürdő, Budapest ( ) Király fürdő, Budapest (1565 ~1570) Fáziskéséssel – nyugat Mansard kupolái Egri Székesegyház (Hild J ) Esztergomi Bazilika (Hild J., )

19 Kupolaépítés története Szent István Bazilika, Budapest (Hild J.-Ybl M., ) Országház, Budapest (Steindl I., )

20 Kupolák erőjátéka Hogyan építenénk kupolát??? Milyen geometriájú köveket válasszunk?Azonos alakú, nagyságú Gömbi körök mentén tudnánk felvágni a kupolát. (nem lesz azonos nagyságú) Különböző alakú és nagyságú követből kell állnia. Esztétika – rendezettség a minél egyenletesebb kiosztást követeli meg. Gömbnél úgy érhető el: - egyenletes övekre osztjuk, - övek mentén azonos számú elemet alkalmazunk. Nincs lehetőség egymáshoz geometriai értelemben hasonló gömbi sokszögek felvételére. Közelítő hasonlóság azonban elérhető, ha egymás feletti övek magasságát, a hosszuk arányában csökkentjük. Záradék felé egyre sűrűsödő hálózatot kapunk.

21 Kupolák erőjátéka Záradék felé egyre sűrűsödő hálózatot kapunk.Legfelül végtelen sűrű. Oculust hagyunk. Egyenletes megjelenés garantálása: Övek hossza a meridián vonalában mérve azonos legyen az övben lévő elemek szélességével (négyzethez hasonló megjelenés). Első övben lévő elemek szélessége: Második övben lévő elemek szélessége: k-adik övben lévő elemek szélessége: Felfelé csökken. 1 elemet: főkörök és gyűrűkörök határolnak, elem sarkaiban 90°-os szögben Elemek nagysága KÉSZ.

22 Kupolák erőjátéka Hogyan vágjuk fel az elemeket? 1. Függőleges síkban: - főkör szakaszokon fekvő oldalak mentén: „síkok” - elem két oldalán fekvő síkok a kupola tengelyében metszik egymást - 2  /n nagyságú szöget bezárva. 2. Vízszintes síkban:Vízszintesen szeleteljük a gyűrűket ???? Állékonysági gondjaink lesznek. Legjobb erőtanilag, ha a gömb felületére merőlegesen faragjuk ki. Az elemek tehát két kúpfelületen és két síkfelületen támaszkodnak egymáshoz. Gyűrűkör peremeihez húzott sugár által kijelölt felület k-adik gyűrű alsó pereménél (  /2) -  k-1 a fölső pereménél (  /2) -  k nyílásszögű kúpfelületek

23 Kupolák erőjátéka Összetámaszkodó elemek egyensúlya: A legfelső gyűrű elemének erőjátéka Felülről kell kezdeni a számítást, mert a legfelső elemnél nincs egyik irány támaszerő. Függőleges kapcsolat és körszimmetria miatt a két oldali N erő vízszintes és egyenlő. T támaszerő a G-nek és hajlásszögnek függvénye. Ebből lesz egy vízszintes V erő Ebből is lesz egy vízszintes V erő Két V egyenlőségéből az N meghatározható.

24 Közbenső gyűrű elemének erőjátéka Kupolák erőjátéka

25 A kupola erőterve grafoanalitikus szerkesztéssel Összes gyűrű erejének ábrázolása egy grafikonon: „egyesített erőterv” Megmutatja minden gyűrű függőleges és vízszintes reakcióerejét, valamint a gyűrűket összeszorító erőt. Egy bizonyos gyűrűszinten a V előjele megváltozik Húzás lép fel Falazott kupolák felrepedése

26 Kupolák erőjátéka Védekezés repedés ellen: Minél nagyobb a súlykülönbség a felső és alsó rétegek között Annál meredekebb maradhat a támaszerők vonala. - felső elemek súlyát csökkenteni - alsó elemekét növelni kell - vastagság csökkentéssel - kisebb sűrűségű anyag (Hagia Sophia) Falvastagság növelése (Róma, Pantheon) elvi alapok nélkül, mérnöki érzékkel Ha a legalsó szint alsó felülete vízszintes:Vízszintes erő előjel váltása nem kerülhető el. Kupola alját össze kell fogni (abroncs).

27 Köszönöm a figyelmet!


Letölteni ppt "Térbeli tartószerkezetek 2. Előadás Kupolák. Mérnöki héjelmélet előfutára, történelmi előzménye. Definíció: Az épületek lefedésében sajátos építési technológiával."

Hasonló előadás


Google Hirdetések