Menu

Technologia i technika

Wszystko co nas kręci w technologii, technice i inżynierii

Podpory słupowe, kolumny, architektura

fiernasuka

Słupy, kolumny, filary, pilastry, pilony należą do tzw. podpór słupowych. Słupy znamy wszyscy. Kolumny składają się z reguły z cylindrycznego trzonu zwykle lekko zwężającego się ku górze, są najdoskonalszą formą architektoniczną podpory o szczególnie starannym wykończeniu plastycznym.

Filary to podpory masywne o znacznych wymiarach w przekroju poprzecznym, przenoszące duże obciążenia. Pilastry (płaskosłupy) to przyścienne filary pełniące funkcję konstrukcyjną lub architektoniczną, albo obie funkcje łącznie. Pilony to słupy o przekroju wydłużonym w jednym kierunku, stosowane np. na podpory pośrednie mostów wiszących. Architektoniczne i konstrukcyjne rozwiązania podpór słupowych zależą od wielu czynników, z których najważniejsze to: rodzaj zastosowanego materiału, schemat statyczny, przeznaczenie budowli, technologia wykonania, epoka historyczna, kraj. Pierwsze konstrukcje Już człowiek pierwotny bezwiednie stosował w swych budowlach słupy, np. kłody wbite lub wkopane w ziemię dla oparcia zadaszenia. W cywilizacjach starożytnego Egiptu czy Mezopotamii stosowano w budowlach świeckich zasadniczo glinę (suszone cegły) i drewno. Dlatego niewiele śladów pozostało po tych budowlach. Jedynie świątynie wznoszono z kamienia. W budownictwie greckim konstrukcje wykonywano z geometrycznie regularnych elementów kamiennych, gładko obrobionych i precyzyjnie układanych na sucho. Miękkie kamienie nadające się do obróbki, z upływem czasu, w miejscu połączenia i pod wpływem warunków atmosferycznych uległy całkowicie trwałemu połączeniu. Typowy dla Egipcjan i Greków układ słupowo belkowy cechuje ład kompozycyjny oraz jasny i logiczny rozkład sił wewnętrznych w elementach belkowania i słupach. Ze względu na małą wytrzymałość kamienia na rozciąganie oraz duży ciężar własny, w układach tych nie można było stosować rozpiętości większych niż 4-5 m, a od tego uzależnione było gęste ustawienie słupów. Z biegiem czasu człowiek starał się wykorzystywać materiały lepsze i trwalsze i tworzył coraz doskonalsze formy.

columns801715_1280

 

W starożytności, w kręgu kultury klasycznej, powstały systemy konstrukcyjno-kompozycyjne, zwane porządkami architektonicznymi. Elementy budowlane porządków są wzajemnie powiązane według ściśle określonych proporcji. Porządki powstały w starożytnej Grecji i przez Italię z pewnymi zmianami przeszły do Polski, gdzie spotkać je można od XVII wieku w niektórych budowlach kościelnych i reprezentacyjnych. Starożytna Grecja wytworzyła trzy porządki architektoniczne: dorycki, joński i koryncki. Po upadku Grecji wszystkie te porządki zostały przyjęte przez Rzym, gdzie rozwijały się według nieco zmienionych zasad. Dlatego też kolumny w porządku rzymskim wykazują ogólne podobieństwo do swoich greckich wzorów, lecz różnią się od nich w ujęciu szczegółów i często w zastosowaniu proporcji. Poza tym wytworzyły się dodatkowo nowe dwa porządki: toskański i kompozytowy. Tak więc w sumie powstało 5 porządków o następujących cechach: Porządek d o rycki odznacza się prostotą, mocą i harmonią. Przysadzisty, surowy w swych konturach, wywiera wrażenie bardzo silne. Kolumna dorycka bez podstawy (bazy) ustawiona jest wprost na stopniach budynku (stylobacie), trzon jest żłobkowany (18—20 kaneli), styka się na obwodzie trzona swymi ostrymi krawędziami. Na 1/3 wysokości lekkie zgrubienie (entazis), potem zwężenie ku górze. Głowica (kapitel) złożona jest z poduszki (echinus) i płyty (abakus), na której spoczywa belkowanie (architraw) i dalsze elementy stropowe. Porządek joński, smuklejszy w proporcjach, delikatny i subtelny, reprezentuje wdzięk i harmonię. Żłobkowana kolumna 24 pionowymi żłobkami nie stykającymi się swymi krawędziami na obwodzie, ma bazę okrągłą profilowaną. Zgrubienie jest mniejsze niż w kolumnie doryckiej. Bogato zdobiona głowica złożona jest z płytki i dwustronnych zwojów w formie ślimacznic (woluty).

Porządek koryncki wyraża wytwomość, bogactwo i przepych. Kolumna podobna jest do jońskiej, lecz bardziej smukła. Głowica złożona jest z płytki wspartej na czterech wolutach po przekątnej i z walca otoczonego stylizowanymi liśćmi akantu w rzędach. Porządki greckie z reguły były niepełne, nie przewidywały piedestałów. Porządek toskański, prostszy i łatwiejszy w wykonaniu, był odmianą porządku doryckiego, o kolumnach z bazami i gładkimi trzonami. Porządek kompozytowy, stanowiący połączenie porządku jońskiego (ślimacznice) z korynckim (liście akantu) i odznaczający się niezwykłą monumentalnością, różnił się od nich głowicą kolumny, do której wprowadzono jeszcze poduszki z wolich oczek. Tych pięć porządków posłużyło w XVI w. do ujęcia w liczbowe proporcje poszczególnych elementów. Pracę tę podjęli wybitni architekci włoskiego odrodzenia Vignola iPalladio11. Ustalili oni bardzo szczegółowo zasady stosowania kanonów. Najbardziej charakterystycznym elementem porządku jest kolumna, a zwłaszcza jej głowica. Jednostką miaiy, tzw. modułem jest według Vi» gnoli promień kolumny przy stopie. Moduł podzielony jest na cząstki (partes). Niezależnie od modułu cała wysokość każdego pełnego porządku wynosi 20 części. W przypadku niepełnym (bez piedestałów) całkowita wysokość wynosi 15 części. Porządki powstawały w różnych epokach i w różnych okolicznościach, t wórząc ogólne zasady liczbowych proporcji detali. Filary Filary również wznoszono już w starożytności.

architecture3267177_1280

 

Miały także swoje bazy i kapitele, były jednak skromniejsze niż kolumny. W okresie romańskim stosowano filary o przekroju kwadratowym, prostokątnym, czasem wzbogacone przez przystawienie do nich oddzielnych pilastrów, lecz związanych wspólnym kapitelem i bazą. W gotyku filary występują jako słupy wieloboczne obstawione kolumienkami. Materiałem był kamień i cegła. Słupy drewniane Drewno także szeroko stosowano w budownictwie we wszystkich okresach historycznych, ze względu na dostępność tego materiału, a także łatwość i szybkość obróbki. Udokumentowane tradycje budownictwa drewnianego na ziemiach polskich sięgają okresu sprzed 2,5 tys. lat (Biskupin). Niegdyś słupy wykonywane z jednego pnia były pięknie rzeźbione. Prawie wszystkie dwory i dworki wiejskie w okresie neoklasycyzmu miały ganki na podporach słupowych pełnych (o różnym wystroju), zwieńczone trójkątnym szczytem. Słupy drewniane stosowano także w obiektach przemysłowych do wysokości 10 m (hale, dworce kolejowe, magazyny itp). Najczęściej stosowano tam przekrój złożony z kilku gałęzi łączonych za pomocą klocków lub skratowania. Stopy tych słupów, podobnie jak stalowych, łączono z fundamentami za pomocą odpowiednio ukształtowanej podstawy i śrub kotwiących. Podstawową zaletą drewna używanego na podpory słupowe jest jego stosunkowo duża wytrzymałość na ściskanie (do 30 Mt>a). W naszych obecnych warunkach gospodarczych drewno jest materiałem deficytowym.

Polecamy stronę: Środek na kaca

 

Mimo zalet, stosowanie drewna w budownictwie jest ograniczone. Słupy murowane Podpory słupowe murowane budowano od wieków z kamienia naturalnego, cegły, a współcześnie także z pustaków ceramicznych i bloczków betonowych. Spoiwem jest zaprawa wapienna, cementowa lub cementowo wapienna. Gdy słup obciążony jest bardzo dużą siłą osiowo ściskającą lub ograniczony jest jego przekrój poprzeczny, wtedy dla zwiększenia jego nośności (wytrzymałości) stosuje się zbrojenie. W spoinach poziomych daje się zbrojenie np. w postaci siatek z drutu 0 3 5 mm. Gdy zbrojenie poprzeczne jest niewystarczające, co często zdarza się w smukłych słupach, wówczas stosuje się zbojenie podłużne. Dzięki niemu słup, filar przy obciążeniu mimośrodowym może przenosić też naprężenia rozciągające, Pionowe stalowe pręty (wkładki) są układane z jednej lub z obu stron filaru w pionowych bruzdach, łączone w odpowiednich odstępach strzemionami i otulone zaprawą cementową lub zalewane betonem tworząc konstrukcję zespoloną, sprężyście pracującą. Żelbet należy obecnie do najbardziej rozpowszechnionych materiałów stosowanych na podpory słupowe, ze względu na łatwość formowania, monolityczność, sztywność, ogniotrwałość, tanią konserwację, wzrastającą z czasem wytrzymałość. Pierwsze rozwiązania konstrukcyjne słupów żelbetowych sięgają początków XX wieku. Pod względem konstrukcyjnym najczęściej rozróżnia się słupy żelbetowe; zwykłe, uzwojone i mimośrodowe. Ich przekroje poprzeczne mogą być różne. Każdy słup zbrojony jest stalowymi prętami podłużnymi i strzemionami poprzecznie.

Zbrojenie podłużne (0 12 do 40 mm) rozmieszczone jest na obwodzie słupa, tak aby w każdym narożu znajdował się pręt. Zadaniem tego zbrojenia jest przenoszenie sił osiowych ściskających lub rozciągających. Zaś zadaniem strzemion (0 4,5 mm) jest zabezpieczenie prętów podłużnych przed wyboczeniem, a ponadto wzajemne łączenie i stężenie szkieletu zbrojenia w okresie przed zabetonowaniem. Wszystkie pręty podłużne są połączone ze strzemionami drutem wiązałkowym( wyżarzony, miękki, 0 1,5 mm) albo za pomocą spawania lub zgrzewania. Słupy zwykłe przenoszą zazwyczaj tylko siłę osiową, tzn., że wypadkowa działania siły ściskającej pokrywa się z osią elementu. Liczba strzemion i ich układ w przekroju słupa uzależnione są od długości większego boku słupa. Słupy uzwojone stosuje się wówczas, gdy ograniczony jest przekrój poprzeczny słupa, przy znacznym obciążeniu, gdy używa się słabszych rodzajów betonów do wykonania słupa. Przekrój słupów jest zazwyczaj okrągły, rzadziej w kształcie wieloboku opisanego na uzwojonym rdzeniu. Zbrojenie słupa stanowią wkładki podłużne (minimum 6 prętów na obwodzie) i uzwojenie spiralne. Średnica uzwojenia (0 6 do 16 mm). Uzwojenie jest ciągłe na całej długości i wpuszczone w fundament lub podciąg. Uzwojenie powiększa nośność słupów i jest uzwględniane w obliczeniach. Ze względów ekonomicznych (wykorzystanie pracy uzwojenia, trudności betonowania słupów o małych przekrojach) słupy te wykonuje się przy średnicach do 30 cm.

Polecamy stronę: Darmowa Bramka SMS

 

Słupy mimośrodowe wykonuje się zazwyczaj 0 przekrojach w kształcie prostokąta. Ściskanie mimośrodowe może być wywołane siłą podłużną działając poza osią elementu lub siłą podłużną 1 momentem, względnie podłużną (pionową) i poziomą jednocześnie. Mimośrodowe ściskanie najczęściej występuje w słupach podsuwnicowych, w konstrukcjach ramowych i szkieletowych oraz w elementach obciążonych parciem wiatru, ziemi, itp. W słupach takich obciążenie mimośrodowe może być jednolub dwukierunkowe. Obciążenie dwukierunkowe powoduje znakozmienne naprężenia w przekroju słupa. W zależności od kierunku i wielkości obciążenia projektuje się zbrojenie, które w większości przypadków dla słupów mimośrodowych jest niesymetryczne w przekroju dla racjonalniejszego wykorzystania stali. Zastosowanie konstrukcji metalowych do XIX w. było ograniczone. Na przeszkodzie szerokiemu zastosowaniu stali stał słaby .rozwój metalurgii, brak żelaza oraz brak opracowań teoretycznych i konstrukcyjnych. Podstawowym materiałem na podpory słupowe było żeliwo.

Żeliwo dobrze pracuje na ściskanie, nie poddaje się korozji i łatwo odlewa się w dowolne kształty. Jednak żeliwo jest kruche i przy nagłej zmianie temperatury, np. od strumienia wody użytej podczas pożaru, łatwo pęka. Wykonanie połączeń jest trudne, gdyż żeliwo w zasadzie nie znosi spawania ani nitowania, jedynym możliwym łącznikiem jest śruba. Słupy żeliwne były używane do przenoszenia obciążeń ściśle osiowych, głównie statycznych. Przyjmowano 1000 kN jako granicę obciążeń tych słupów; maksymalną długość 6 m, minimalną grubość ścianki odlewu 1 cm, maksymalną zaś 6-8 cm. Słupy żeliwne należą już do przeszłości. Stosowanie ich było uzasadnione i korzystne, gdy należało wykonać większą liczbę słupów o specjalnym kształcie architektonicznym według ówczesnych wymagań estetycznych, jak np. słupy z dekoracyjnymi kapitelami i trzonami naśladującymi kolumny klasyczne. Współcześnie stosowanym metalem w konstrukcjach podpór budowlanych jest przede wszystkim stal. Słupy stalowe wykonywane jako pełnościenne lub złożone, miały niegdyś elementy łączone nitami, a obecnie spawane. Słupy stalowe stosowane są obecnie szeroko w budownictwie przemysłowym, coraz częściej w budownictwie rolniczym, a taiżefcudownictwie użyteczności publicznej.

Komentarze (1)

Dodaj komentarz

© Technologia i technika
Blox.pl najciekawsze blogi w sieci