Dvojúrovňová analýza opěrných systémů katedrál

Abstract

Práce se zabývá opěrnými systémy katedrál se zaměřením na jejich odezvu na kombinace od zatížení stálého, větrem a teplotou. Byl proveden rozbor typů opěrných systémů a působících zatížení. Větší pozornost byla věnována závislosti velikosti reakcí na typu klenby, na rozpětí a na poměru velikosti modulu pružnosti žeber a kápí. V práci je provedena detailní analýza chování opěrných systémů dómu sv. Viktora v Xanten a chrámu sv. Barbory v Kutné Hoře. Analýza byla provedena pomocí numerického modelování založeného na dvojúrovňovém modelování materiálových vlastností zdiva. Provedenými výpočty bylo prokázáno, že pro dlouhodobou bezchybnou funkci opěrného systému je důležitá vyvážená vzájemná proporce jednotlivých prvků, která musí odpovídat přenášenému stálému zatížení. Opěrný systém chrámu sv. Barbory v Kutné Hoře není dostatečně předepnutý stálým zatížením. V opěrných obloucích proto vznikají poruchy způsobené cyklickým teplotním zatížením a od extrémního zatížení větrem. Byla navržena dílčí úprava geometrie, která přispěje k prodloužení období mezi poruchami způsobenými cyklickým teplotním zatížením. Navrhovaná úprava přibližuje opěrný systém pozměněný na konci 19. století ke středověkému originálu. Proto by tato úprava mohla být přijatelná z hlediska státní památkové péče i organizace UNESCO.

The dissertation is interested in buttresses of cathedrals focusing on their response to the combination of dead, wind and temperature load. Preview of buttresses types and acting loads has been made. Great attention was paid to size of acting forces (responses) depending on type of vault, span and elastic modulus of ribs and caps. There were made the detailed analysis of behaviour of buttresses the St. Viktor Cathedral in Xanten and St. Barbara Cathedral in Kutna Hora. The analysis was made by numerical modelling based on two-scale modelling of masonry material characteristics. By executed calculations was demonstrated the necessity of balanced proportion of individual elements which has to respond to transmissed dead load. The buttresses of St. Barbara Cathedral in Kutna Hora are not satisfactory pre-tensioned by dead load. In the buttresses therefore arise failures due cyclic load by temperature and extreme wind load. There was made a design for partly geometrical change of buttresses which will bring longer period before damages due cyclical temperature load will appear. The buttress changed on the end of 19th century brings the new design closer to the medieval original form. That's why the new design could be acceptable from the point of view of state heritage care and UNESCO.