MECHANIKA BUDOWLI W ARCHITEKTURZE HISTORYCZNEJ

ISBN: 978-83-7775-581-5

379 stron
format: B5
oprawa: miękka

Rok wydania: 2020

W niniejszej książce podjęliśmy próbę wyjścia naprzeciw oczekiwaniom studentów architektury, a także wykładowców odpowiedzialnych za kształcenie inżynierów architektów. Aby sprostać temu zadaniu, nie można było pominąć omówienia podstawowych pojęć związanych z wytrzymałością materiałów oraz mechaniką konstrukcji. Ograniczyliśmy się jednak do pewnego minimum, niezbędnego do zrozumienia zasad projektowania i funkcjonowania konstrukcji budowlanych, kładąc nacisk na nierozerwalny związek pomiędzy konstrukcja danej budowli a wykorzystanymi w niej formami architektonicznymi. W tym celu poszczególne działy mechaniki budowli omawiane w tej książce zostały zilustrowane przykładami znanych dzieł architektonicznych, jak Lwia Brama w Mykenach, ateński Partenon, rzymski most w hiszpańskim mieście Alc ntara, Panteon w Rzymie czy zespół pałacowy królów portugalskich w Mafrze. Jednocześnie książka ta może stanowić inspiracje dla inżynierów i wykładowców budownictwa, aby przy projektowaniu byli świadomi powiązania optymalnych rozwiązań konstrukcyjnych z ich doskonałością w sensie estetycznym. Książka w swym obecnym kształcie jest efektem naszej współpracy z profesorami i wykładowcami Politechniki Poznańskiej oraz ze studentami kierunków budownictwo i architektura tej uczelni. Bez tej współpracy i bez niezwykle cennych i trafnych wskazówek, jakie zebraliśmy, nie byłoby możliwe napisanie niniejszego podręcznika.SPIS TREŚCIWstęp1. Wprowadzenie1.1. Współzależność pomiędzy konstrukcją i architekturą1.2. Podstawowe pojęcia mechaniki materiałów i konstrukcji 1.2.1. Zakres, cel i założenia mechaniki materiałów i konstrukcji 1.2.2. Zasady podparcia konstrukcji1.3. Geometryczne charakterystyki figur płaskich1.3.1. Momenty statyczne i środek ciężkości1.3.2. Momenty bezwładności 1.3.3. Twierdzenie Steinera 1.3.4. Momenty bezwładności względem osi obróconych 1.3.5. Główne momenty bezwładności 1.3.6. Ekstremalne wartości dewiacyjnego momentu bezwładności 1.3.7. Niezmienniki momentów bezwładności 2. Stan naprężenia i odkształcenia 2.1. Analiza stanu naprężenia 2.1.1. Przestrzenny stan naprężenia 2.1.2. Płaski stan naprężenia 2.2. Geometria stanu odkształcenia 2.2.1. Składowe stanu odkształcenia 2.2.2. Płaski stan odkształcenia 2.3. Równania fizyczne dla ciała sprężystego 2.3.1. Jednoosiowy stan naprężenia2.3.2. Trójosiowy stan naprężenia2.3.3. Równania fizyczne dla płaskiego stanu naprężenia2.4. Doświadczalna analiza naprężeń i odkształceń2.4.1. Podstawy teoretyczne 2.4.2. Doświadczalne pomiary odkształceń 2.4.3. Elastooptyka3. Elementy obciążone osiowo 3.1. Zasady ogólne i obliczanie naprężeń 3.2. Kratownice3.2.1. Zasady budowy kratownic3.2.2. Metoda równoważenia węzłów 3.2.3. Metoda Rittera 3.2.4. Pręty zerowe kratownicy 3.3. Badania właściwości materiałów i warunek bezpieczeństwa konstrukcji 3.3.1. Zależność pomiędzy obciążeniem i odkształceniem 3.3.2. Warunek wytrzymałości dla elementów osiowo rozciąganych 3.4. Podstawy stateczności konstrukcji 3.4.1. Problem równowagi statecznej 3.4.2. Wyboczenie prętów 3.4.3. Warunek wytrzymałości dla elementów osiowo ściskanych 3.5. Optymalny kształt kolumny 3.5.1. Warunek wytrzymałości kolumny 3.5.2. Osłabienie kolumny otworami 4. Elementy zginane 4.1. Definicje i pojęcia podstawowe 4.2. Siły przekrojowe w belkach o osi prostej 4.2.1. Obliczanie i znakowanie sił przekrojowych 4.2.2. Belki swobodnie podparte 4.2.3. Belki wspornikowe 4.2.4. Belki gerberowskie 4.2.5. Belki o osi zakrzywionej 4.3. Zginanie proste 4.3.1. Naprężenia normalne 4.3.2. Naprężenia styczne 4.4. Warunek wytrzymałości dla belek zginanych 4.5. Kierunki naprężeń głównych w belkach zginanych 4.5.1. Izokliny 4.5.2. Trajektorie naprężeń głównych 4.6. Racjonalne rozwiązanie kamiennej belki 4.6.1. Kamienna belka nadproża 4.6.2. Statyka nadproża Lwiej Bramy 4.7. Odkształcenia belki zginanej 4.7.1. Równanie różniczkowe linii ugięcia 4.7.2. Obliczanie przemieszczeń punktów w belkach zginanych 4.7.3. Zależności różniczkowe w belkach zginanych 5. Elementy obciążone mimośrodowo 5.1. Definicje i obliczanie naprężeń 5.1.1. Warunki wystąpienia obciążenia mimośrodowego 5.1.2. Obliczanie naprężeń 5.1.3. Szczególne przypadki obciążenia mimośrodowego 5.2. Rdzeń przekroju 5.2.1. Definicja rdzenia przekroju 5.2.2. Twierdzenie o wzajemności naprężeń normalnych 5.2.3. Wyznaczanie rdzenia przekroju 5.3. Rola rdzenia przekroju w projektowaniu budowli z kamienia 5.3.1. Kolumna Partenonu 5.3.2. Nośność filara przyporowego katedry gotyckiej 6. Układy statycznie niewyznaczalne i podstawy metody sił 6.1. Stopień statycznej niewyznaczalności 6.2. Równanie pracy wirtualnej i obliczanie przemieszczeń w układachstatycznie wyznaczalnych 6.2.1. Wyprowadzenie równania pracy wirtualnej 6.2.2. Obliczanie przemieszczeń w belkach 6.2.3. Obliczanie przemieszczeń węzłów kratownic 6.3. Podstawy metody sił 6.3.1. Układ podstawowy i równania kanoniczne metody sił 6.3.2. Rozwiązanie układu po obliczeniu nadliczbowych 6.3.3. Obliczanie przemieszczeń w układach statycznieniewyznaczalnych 6.3.4. Kontrola kinematyczna 7. Konstrukcje łukowe 7.1. Istota konstrukcji łukowych 7.1.1. Linia ciśnienia 7.1.2. Przykłady konstrukcji łukowych 7.2. Optymalny kształt osi łuku 7.2.1. Zależność linii ciśnienia od obciążenia 7.2.2. Linia ciśnienia dla obciążenia dwoma i trzema siłami 7.2.3. Linia ciśnienia w prętach zakrzywionych 7.3. Statyka mostu łukowego 7.3.1. Geometria kamiennego mostu w Alc ntarze 7.3.2. Obliczanie sił przekrojowych 7.3.3. Warunek wytrzymałości 7.3.4. Ugięcie łuku 8. Dźwigary powierzchniowe 8.1. Rodzaje dźwigarów powierzchniowych 8.1.1. Tarcze 8.1.2. Płyty 8.1.3. Powłoki 8.2. Podstawy teorii zginania płyt 8.2.1. Rozwiązanie płyt we współrzędnych prostokątnych 8.2.2. Osiowo symetryczne zginanie płyt okrągłych 8.3. Optymalne rozwiązanie płyty zginanej dolmenu 8.3.1. Geometria dolmenu Zambujeiro 8.3.2. Schemat 1 płyty okrągłej 8.3.3. Schemat 2 płyty okrągłej 8.3.4. Schemat 3 płyty okrągłej 8.4. Statyka kopuły kulistej 8.4.1. Kopuła Panteonu 8.4.2. Naprężenia w obecnym stanie kopuły Panteonu 8.4.3. Naprężenia w kopule o stałej grubości Bibliografia