Analiza konstrukcji kopuły drewnianej
Autorka:
Zuzanna Tokarczyk
Wydział Inżynierii Lądowej Politechniki Krakowskiej
Mentorki:
dr inż. Dorota Kram Prof. PK, mgr inż. Klaudia Śliwa- Wieczorek
O projekcie:
Celem niniejszej pracy było wykonanie projektu oraz analizy konstrukcji kopuły drewnianej, skupiając się w głównej mierze na zastosowaniu materiału jakim jest drewno klejone klas GL 30 h oraz GL 24 h. Ze względu na niebagatelne wymiary konstrukcji, model został starannie dobrany poprzez obliczenia, aby zachować równowagę między SGN i SGU. Rozpiętość kopuły wynosi 150 metrów między podporami, a jej wyniosłość w kluczu to 40 metrów. Konstrukcja obejmuje 224 żebra równoleżnikowe, 224 żebra południkowe, 192 stężenia, 32 punkty podparcia oraz pierścień. Podczas projektowania kopuły napotkano szereg wyzwań inżynierskich, rozpoczynając od doboru odpowiedniego schematu dla konstrukcji o dużych rozpiętości. Podczas modelowania kopuły w programie RFEM 6 zdecydowano się na maksymalną optymalizację przekrojów, co jednak okazało się zadaniem niezwykle wymagającym ze względu na nadmierne przemieszczenia w pierścieniu kopuły, które trzeba było jednocześnie wyeliminować. W konstrukcji kopuły zdecydowano się również na zastosowanie indywidualnego oraz nietypowego rozwiązania węzłów połączeń żeber południkowych z żebrami równoleżnikowymi oraz pozostałymi elementami stężającymi, dla których opracowano oryginalne rozwiązania w postaci masywnych łączników stalowych zaprojektowanych z stali klasy S355. Głównym z zadań kopuły drewnianej jest przedstawienie drewna jako materiału konstrukcyjnego, z którego można tworzyć monumentalne konstrukcje o majestatycznym charakterze oraz niebagatelnej architekturze. Co więcej sama kopuła ma na celu ukazanie, że drewno jako materiał konstrukcyjny to materiał o bardzo niskim śladzie węglowym i jest materiałem odnawialnym oraz w stu procentach biodegradowalnym, co czyni go najatrakcyjniejszym wyborem z punktu widzenia zrównoważonego rozwoju.
Co było największym wyzwaniem inżynierskim?
Przy projektowaniu kopuły drewnianej, szczególnym wyzwaniem inżynierskim było dostosowanie modelu i schematu konstrukcji. Konieczne było odpowiednie dobranie rozpiętości i wyniosłości, aby nie przekroczyć Stanu Granicznego Nośności oraz Stanu Granicznego Użytkowalności. Problematyczne okazały się nadmierne ugięcia w pierścieniu kopuły oraz konieczność opracowania nietypowych stalowych węzłów konstrukcji.
O autorce:
Zuzanna Tokarczyk, absolwentka studiów I stopnia na Wydziale Inżynierii Lądowej Politechniki Krakowskiej, specjalizująca się w konstrukcjach metalowych oraz drewnianych. Aktywna członkini studenckiego koła naukowego konstrukcji drewnianych KORNIKI. Współautorka posteru naukowego, którego celem było porównanie tradycyjnych połączeń ciesielskich z nowoczesnymi. Aktualnie inżynier budowy po stronie Generalnego Wykonawcy w firmie Mikoś Budownictwo w Krakowie. Planuje kontynuacje edukacji na zaocznych studiach magisterskich na profilu: Konstrukcje Budowlane i Inżynierskie, aby w dalszym ciągu móc rozwijać swoje umiejętności zarówno teoretyczne jak i praktyczne.
