ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα Ιστορία Κατασκευών Ενότητα 3.1: Θολοδομικά Συστήματα Εισαγωγικά Δρ Σταματίνα Γ. Μαλικούτη Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών Τ.Ε.
Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άλλου τύπου άδειας χρήσης, η άδεια χρήσης αναφέρεται ρητώς. 2
Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα» έχει χρηματοδοτήσει μόνο τη αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους. 3
Σκοποί ενότητας Η γενικότερη και ειδικότερη τοποθέτηση των φοιτητών στα ζητήματα της εξέλιξης του συγκεκριμένου δομικού συστήματος στο πλαίσιο του τεχνικού και του άλλου πολιτισμού κάθε εποχής ανάπτυξης και διάδοσής του. Η γνώση της οικείας αρχιτεκτονικής και οικοδομικής τεχνολογίας, παράλληλα με την κατανόηση των αρχών διαμόρφωσης του συστήματος. Η απόκτηση βασικής ικανότητας για τη συγκριτική παράθεση των δομικών αρχών του συστήματος και για την αναγνώριση των επιδράσεών του στον τρέχοντα δομικό σχεδιασμό των κτιρίων. 4
Περιεχόμενα ενότητας Η επινόηση και η εφαρμογή θολοδομικών συστημάτων Γεωμετρικά Χαρακτηριστικά Η εξέλιξη των θολοδομικών κατασκευών 5
3.1.1. Γενικά Κυπριανός Μπίρης, Οικοδομική, 1975, τόμος Β, σελ. 42: «Τα Ρωμαϊκά, τα Βυζαντινά, τα Ρωμανικά, τα Γοτθικά, τα έργα της Αναγεννήσεως, τα Νεοκλασσικά, ακόμα δε και πλείστα κτίρια του τέλους του 19 ου αιώνος και των αρχών του σημερινού, αποτελούν κατά βάσιν θολοδομικάς επιτεύξεις.» Η αντιμετώπιση των επιμέρους κατασκευαστικών ζητημάτων και προβλημάτων στις θολοδομικές κατασκευές είχε καθοριστική επίδραση στις αρχιτεκτονικές μορφές. 6
αίτια βάρος τμημάτων κατασκευής στο σύστημα «δοκός επί στύλων» (μεγάλοι όγκοι σε πυκνή διάταξη) ανάγκη γεφύρωσης /στέγασης μεγαλύτερων ανοιγμάτων επινόηση τοξωτής κατασκευής 7
στέγαση χώρων Α.Εκφορικό σύστημα Β.Αλληλοστήριξη συμμετρικά προς τον άξονα Γ.Αψιδωτή κατασκευή Πηγή: Μπίρης Κυπρ. (1975Β), σελ. 16. 8
Γενικά γνωρίσματα (1) Η δομική συγκρότηση των θολοδομικών κατασκευών βασίζεται στην ειδική συνραμογή φυσικών ή τεχνητών θολιτών, με την οποία δημιουργούνται καμπύλα στοιχεία. Διαμέσου αυτών των στοιχείων μεταφέρονται στα άκρα τους οι πάνω από αυτά φορτίσεις και το ίδιο βάρος τους. Στηρίζονται σε κατακόρυφα στοιχεία άμεσα ή έμμεσα (με την παρεμβολή άλλου θολοδομικού στοιχείου). Τα κατακόρυφα στοιχεία δεν καταπονούνται μόνο με κατακόρυφες τάσεις, αλλά και με ωθήσεις (δυνάμεις που ενεργούν υπό πλάγια διεύθυνση). Οι ωθήσεις επηρεάζονται από τη μορφή των θόλων και τη γωνία που σχηματίζει η εφαπτομένη της καμπύλης πιέσεων με την οριζόντια στα σημεία συνάντησής της με τις εδράσεις της θολοδομικής κατασκευής. Είναι μεγαλύτερες στα χαμηλωμένα τόξα και μικρότερες στα υπερυψωμένα, ειδικότερα μάλιστα στα παραβολικά και τα οξυκόρυφα. Μπίρης Κυπριανός (1975), Οικοδομική, Τόμος Β, σελ. 21, 23. 9
1 2 γωνία μετάδοσης πιέσεων Τάσεις/ Κυπρ. Μπίρης σελ. 26 σχ. 14 Σελ. 278, σχ. 163 Διαμέσου της κυρτής επιφάνειας, τα φορτία και ο ίδιο βάρος της μεταφέρονται στα άκρα της. Πιέσεις κάθετες στα επίπεδα των αρμών έδρασης. Η τοξωτή κατασκευή στηρίζεται στα κατακόρυφα στοιχεία. Καμπύλες πίεσης (σύμφωνα με τη μορφή των γενετειρών, ο ρόλος της οδηγού καμπύλης) Θλιπτικές τάσεις και πλάγιες ωθήσεις Πηγή εικόνων: Μπίρης Κυπριανός, 1975: 278 (1), 26 (2). 10
Hanaor A. (1998), Principles of Structures, Blackwell Science: London, p. 123. 11
Φωτ.: Σταμ. Μαλικούτη, Αύγουστος 2011. 12
τομή κατά μήκος τομή κατά πλάτος όψη εισόδου κάτοψη Μυκήνες. Ο Θησαυρός του Ατρέα. Πηγή εικόνας: παρουσίαση, 1 ο μάθημα, ΙΣΤΟΡΙΑ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗΣ, Πρόγραμμα Αρχιτεκτονικής, εαρινό εξάμηνο 2007-08, Frederick University Cyprus, AARCH 120, εικόνα από το slide No 10. 13
Γενικά γνωρίσματα (2) Η αντοχή των θολοδομικών κατασκευών επηρεάζεται επιπρόσθετα από τις λεπτομέρειες της μορφής της καμπύλης. Από τη μεγαλύτερη ή μικρότερη προς τα έξω ένταση της κυρτότητας στο τμήμα ανάμεσα στην έδραση και στην κορυφή. Είναι δυσμενέστερη στα ημικυκλικά, σε αντίθεση με τα παραβολοειδή. Επίσης, είναι δυσμενής στα τόξα που έχουν ασθενή σημεία, όπως σε αυτά των πολλαπλών καμπυλοτήτων, στα ελλειπτικά και στα «καλαθόσχημα» (χαρακτηριστικά των μεσοπολεμικών κτιρίων ). Θετικά στην αντοχή των θόλων επιδρούν οι πρόσθετες φορτίσεις κοντά στις εδράσεις. Μπίρης Κυπριανός (1975), Οικοδομική, Τόμος Β, σελ. 23. 14
Φωτ.: Σταμ. Μαλικούτη, Αύγουστος 2012. Φωτ.: Σταμ. Μαλικούτη, Αύγουστος 2012. ημικυκλικό τόξο χαμηλωμένα τόξα οξυκόρυφο τόξο Φωτ.: Σταμ. Μαλικούτη, Μάιος 2013. Φωτ.: Σταμ. Μαλικούτη, Μάιος 2013. 15
υπερυψωμένο τόξο παραβολικό τόξο Πηγή:http://vizantinaistorika.blogspot.gr/2014/ 03/blog-post_224.html τόξο ελλειψοειδούς μορφής Πηγή: http://en.wikipedia.org Φωτ.: Βασίλης Λιλής, 08.12.2013. Φωτ.: Σταμ. Μαλικούτη, 09.11.2013 «καλαθόσχημο» τόξο 16
θολοδομικά συστήματα γραμμικά τόξα αψίδες στοιχεία σε οριζόντια έννοια κυρτά, με μικρή διατομή σε σχέση με το μήκος τους /γενικά, γεφυρώσεις μεγάλων ανοιγμάτων (Μπίρης Κ., 1975Β: 19) επιφανειακά θόλοι τρούλλοι 17
γεωμετρικά χαρακτηριστικά 18
Karl Gauss (1777-1855): 3 κατηγορίες καμπύλων επιφανειών domelike/θόλος cylinderlike/καμάρα saddlelike/σέλα Η σέλα είναι τμήμα του υπερβολικού παραβολοειδούς, βλ. σχετικά στο βιβλίο Μεθοδολογία και Εφαρμογές Τεχνικού Σχεδίου, Σταμ. Μαλικούτη, 2011, εκδ. Σύγχρονη Εκδοτική. Πηγή: Salvadori M. (1982), Why Buildings stand up, pp. 189 (1,3), 190 (2). 19
Πηγή: Salvadori M. (1982), Why Buildings stand up, pp. 192 (1), 227 (2). 20
δομική συγκρότηση ειδική συναρμογή φυσικών/τεχνητών λίθων σφηνοειδής μορφή λίθων σ υ ν δ υ α σ μ ό ς σφηνοειδείς αρμοί 21
α. Διαμόρφωση θόλου με σφηνοειδείς λίθους. β. διαμόρφωση θόλου με σφηνοειδείς αρμούς. γ. Διαμόρφωση θόλου με σφηνοειδείς λίθους και σφηνοειδείς αρμούς. δ. Διαμόρφωση θόλου με σφηνοειδείς αρμούς και παρεμβλήματα. Ενσφήνωση/αρμοί Κυπρ. Μπίρης σελ. 24 σχ. 13 Πηγή: Μπίρης Κυπριανός, 1975Β: 24. 22
χαρακτηριστικά τοξωτών κατασκευών - ορολογία μέτωπο εσωρράχιο Τάσεις/ Κυπρ. Μπίρης σελ. 277 σχ. 162β Πηγή εικόνας: Μπίρης Κυπριανός, 1975Α: 277. εξωρράχιο βέλος επιφάνεια έδρασης ή γένεσης γραμμές γένεσης ύψος πλάτος κορυφή (γραμμή ή σημείο) άνοιγμα 23
συστήματα οικοδόμησης Καθορισμός γεωμετρικής μορφής Διαστασιολόγηση θολοδομικών στοιχείων και θολιτών / υλικά Προπλάσματα Συγκρότηση ξυλοτύπων (θολοτύπων) Η δόμηση αρχίζει συμμετρικά από τις γενέσεις προς την κορυφή της θολοδομικής κατασκευής («κλειδί»). Κατασκευή σε πλήρη ξυλότυπο με ζώνες παράλληλων δακτυλίων και την παρεμβολή κονιάματος. Οι κυλινδρικοί θόλοι με ζώνες κατακόρυφων δακτυλίων. Μπίρης Κυπριανός, 1975, Οικοδομική, Τόμος Β, σελ. 42-68. 24
ευνοϊκή καταπόνηση σε θλίψη: οι αρμοί σε θέση κάθετη προς τη συνισταμένη των πιέσεων (τα επίπεδά τους να διέρχονται από τον άξονα του θόλου / να είναι κάθετοι στο εφαπτόμενο στη ράχη επίπεδο στην εκάστοτε θέση). Η ίδια μέριμνα και για τους αρμούς γένεσης. Πηγή εικόνας: Μπίρης Κυπριανός, 1975B: 69. 25
Επίπεδα κατακόρυφα και κάθετα στον άξονα του θόλου Πηγή εικόνας: Μπίρης Κυπριανός, 1975B: 71, 74. Επίπεδα κατακόρυφα και συγκλίνοντα συμμετρικά από τις γενέσεις στην κορυφή με γωνία 45μοιρών Αρμοί συρραφής Δόμηση με σειρά παράπλευρων αψίδων Δόμηση με συμπλέγματα και ενισχύσεις 26
Συνδυασμός χυτών υλικών και οπτοπλινθοδομής ή χυτών υλικών και ζωνών από τούβλα (νευρώσεων) Πηγή: Μπούρας, 1999: 385. 27
3.1.2. Η εξέλιξη των θολοδομικών κατασκευών 28
πέτρινη βάση, ανωδομή από πηλό, άχυρα, πλίνθους και πέτρες, εξωτ. Δ=2,30μ-11,00μ Χοιροκοιτία Κύπρου, 6 η χιλιετία π.χ. Ανακατασκευή κυκλικών θολοσκεπών κατοικιών Πηγή εικόνας: παρουσίαση, 1 ο μάθημα, ΙΣΤΟΡΙΑ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗΣ, Πρόγραμμα Αρχιτεκτονικής, εαρινό εξάμηνο 2007-08, Frederick University Cyprus, AARCH 120, εικόνα από το slide No 34. 29
εκφορικό σύστημα Μερική προεξοχή των στοιχείων κάθε υπερκείμενου δόμου / Βαθμιαία μείωση του ανοίγματος (κάθε προεξέχων λίθος είναι πακτωμένος πρόβολος) Φωτ: Στ. Μαλικούτη, Αύγουστος 2013. 30
Ελληνιστική εποχή Εναρμόνιση συστήματος «δοκού επί στύλων» σε τοξωτή κατασκευή Πέργαμος: είσοδος στα Γυμνάσια Στέγαση κλιμάκων με δύο κυλινδρικούς θόλους σε διαφορετικά επίπεδα. Πηγή: Lawrence A.W. (1996), Greek Architecture, p. 173 picture 289. 31
σημαντική χρήση του τόξου στα αφανή σημεία Θολωτές υποδομές του θεάτρου της Δήλου. Ελληνιστική εποχή. Πηγή: Σαρμπονό Ζαν, Μαρτέν Ρολάν, Βιγιάρ Φρανσουά (2007, 1970), «Ελλάδα Ελληνιστική Εποχή από τον 3ο έως τον 1ο αιώνα π.χ.», Η ΚΑΘΗΜΕΡΙΝΗ, Βιβλιοθήκη Τέχνης, σειρά Μεγάλοι Πολιτισμοί, σελ. 63. 32
Φωτ.: Σταμ Μαλικούτη, 25.03.2011. Αρχαιολογικός χώρος Ελευσίνας 33
Φωτ.: Σταμ Μαλικούτη, 25.03.2011. Αρχαιολογικός χώρος Ελευσίνας 34
Τέλος Ενότητας