Structural Analysis of Historical Timber Roof Trusses in Prague

Abstract

Dřevěné konstrukce různých tvarů se používají od počátku lidstva. Nejčastěji však bylo dřevo používané na zastřešení staveb. Konstrukce krovů prošla během staletí vývojem, který je popsán v této práci. Téma bylo zúženo na konstrukce používané ve středoevropském regionu od středověku do dnešní doby. Z toho důvodu bylo nutné získat znalosti používaných konstrukčních typů i zvyklostí z dřívější doby. Abychom získali lepší znalosti o používaných historických technikách, byly zkoumány tesařské metody používané ve střední Evropě. Dále pak byly provedeny případové studie na historických konstrukcích. Vybrané varianty historických krovů jsou staticky řešeny počítačovým softwarem a jejich statické výhody a nevýhody jsou vyhodnoceny dle požadavků eurokodu. Na základě výsledků počítačového modelování byly uváženy možné metody náhrady prvků s využitím plátováním a byly prezentovány inovativní metody. Závěrem lze konstatovat, že provedený výzkum zahrnuje analýzu dřevěných krovů používaných ve středoevropském regionu a metod pro výměnu poškozených prvků.

Since the beginning of human history, man has used wood to construct structures of varying shapes and ever increasing complexities to fulfil their needs. While there have been many advancements in timber structures over the millennia, historic timber roof trusses will be presented throughout this research report. The scope of these trusses was narrowed to include only timber trusses from the Central European region to gain a perspective of the techniques utilized in different time periods throughout Czech history. In order to obtain a greater knowledge of the historic techniques utilized, carpentry and logging methods were researched from the before mentioned region. Furthermore, case studies of historic structures from these regions were conducted. The trusses were later analysed using structural design software and the Eurocodes to determine advantages and disadvantages of different truss orientations. From the results of the numerical modelling, possible methods of member replacement utilizing scarf joints were considered and suggestions for innovative techniques presented. Altogether, the following research provides an analysis of Czech timber trusses and possible remediation methods to alleviate deficient members.