Remont konstrukcji więźby dachowej

kościoła św. Bartłomieja w Gliwicach

Przedmiotem artykułu jest więźba zabytkowego, tzw. starego kościoła św. Bartłomieja

w Gliwicach. Drewniane konstrukcje dachów i stropów wykazywały miejscowe
zniszczenia biologiczne

spowodowane długoletnią eksploatacją i złym stanem gontowego

pokrycia dachowego.

Fot. 1. Ogólny widok starego kościoła św. Bartłomieja w Gliwicach przed remontem

więźby

Wprowadzenie

Artykuł opisuje więźbę tzw. starego kościoła św. Bartłomieja w Gliwicach; obok starego

kościoła znajduje się nowy kościół i parafia pod tym samym wezwaniem. Kościół jest

obiektem jednonawowym z dobudowanymi wieżą i przybudówką mieszczącą zakrystię.

Ogólny widok kościoła przedstawiono na Fot. 1.

Historia budowy
Wzmianki o p

arafii i starym kościele św. Bartłomieja sięgają XIII w. Według najstarszych

źródeł kościół i parafia powstały około 1232 r. Kościół miał pierwotnie konstrukcję

drewnianą na kamiennych fundamentach. Według legendy miał on zostać zbudowany przez
Zakon Rycer

ski Templariuszy w celu ochrony traktu kupieckiego, co jednak nie zostało

potwierdzone przez wiarygodne źródła historyczne.

W 1447 r. dokonano przebudowy i powiększenia kościoła. Wówczas ukształtowała się obecna

jego bryła – do prezbiterium dodana została prostokątna nawa i wieża. Ponieważ kościół jest

orientowany, czyli zwrócony prezbiterium na wschód, można przypuszczać, że to wówczas

dodano ściany północną i południową.

Na przestrzeni wieków budowla była kilkakrotnie przebudowywana i remontowana

Na p

oczątku XX w. uznano, że elementy dachu kościoła grożą zawaleniem. Remont

przeprowadzono prawdopodobnie około roku 1910. Wówczas to prawdopodobnie dokonano

wzmocnienia drewnianego stropu nad nawą główną, przez dostawienie nowych belek
poprzecznych i trzech

belek podłużnych, istniejących o dziś.

Konstrukcja kościoła

Kościół ma długość ok. 28,3 m, szerokość ok. 15,1 m i wysokość 14,5 m. Rzuty i przekroje

przez budynek kościoła pokazano na rys. 3. Fundamenty kościoła wykonano z dużych

kamieni granitowych, ułożonych w dwóch równoległych rzędach, przedzielonych zaprawą z
drobnych kamieni i wapna.

Głębokość posadowienia w odkrywkach wynosiła od –1,35 m do –0,95 m (±0,0 m – poziom

posadzki kościoła).

Rys. 2. Rzut kościoła

Ściany kościoła wykonane są z obciosanych kamieni wapiennych, a miejscami z cegły na

zaprawie wapiennej. Grubość ścian wynosi od 1,1 do 1,56 m. Sklepienia nad prezbiterium,

dolnym pomieszczeniem zakrystii oraz nad dolną częścią wieży wykonano z cegły na
zaprawie wapiennej.

Rys. 3. Rzut wi

ęźby dachowej kościoła św. Bartłomieja: 1 – belki wiązarowe, 2 –

krokwie nawy, 3 – miecze stopowe, 4 – przypustnice, 5 – namurnica, 6 – stolce ramy

podłużnej, 7 – płatew,
8 –

zastrzały, 9 – belki stropowe, 10 – belki podłużne, 11 – belki wspornikowe, 12 –

belka obwodowa, 13 –

krokwie nad zakrystią, 14 – płatwie nad zakrystią, 15 – stolce

ramy nad zakrystią, 16 – belki stropu nad zakrystią

Strop nad pomieszczeniem usytuowanym nad zakrystią oraz górne stropy wieży są drewniane

belkowe. Również usytuowana w wieży konstrukcja pod dzwony jest drewniana,
zmontowana z bali.

Strop nad nawą wykonano jako drewniany belkowy ze ślepym pułapem i podsufitką. Belki

stropu mają wymiary ok. 30 × 40 cm.

Wykończenie stropu od góry stanowi polepa z gliny i trocin, co jest dość rzadko spotykane w

obiektach sakralnych usytuowanych na terenie Śląska. Podczas remontu przeprowadzonego

na początku XX w.

do konstrukcji stropu dodano dodatkowe belki poprzeczne oraz 3 belki podłużne, do których

za pomocą śrub podwieszono stare uszkodzone belki stropu.

Fot. 4. Więźba dachowa starego kościoła pw. św. Bartłomieja: a) widok więźby nad

nawą główną kościoła, b) więźba nad prezbiterium

Więźba dachowa starego kościoła św. Bartłomieja w Gliwicach, ma oryginalną dwujętkową,

jednostolcową ciesielską konstrukcję.

Pokrycie dachu stanowi gont drewniany mocowany do drewnianych łat, usytuowanych w
rozstawie co ok. 30 cm. Odprowadzenie wód opado

wych odbywa się bezpośrednio z dachu na

przylegający teren.

Szczegółowy opis konstrukcji dachu

Przekrycie głównej bryły obiektu stanowi dwuspadowy dach, wykonany jako dwujętkowa,

jednostolcowa konstrukcja drewniana, zakończona nad prezbiterium układem krokwiowym

wspartym na belce obwodowej i belkach wspornikowych. Nad kruchtą dach wykonano jako

jednospadowy, z ramą stolcową w środku rozpiętości, stanowiący przedłużenie połaci dachu

głównej bryły obiektu. Konstrukcję dachu wieży kościoła wykonano w postaci odwróconego

ustroju płatwiowo-krokwiowego. Poniżej w punktach opisano szczegółowo elementy

konstrukcji, podając typowe przekroje elementów więźby. W opisie elementów konstrukcji
korzystano terminologii z zaproponowanej w pracach [1, 2].

Rys. 5. Uszkodz

enia elementów więźby dachowej

Więźba nad nawą składa się z: krokwi głównych (14 × 16 cm), mieczy stopowych (19 × 19

cm), jętek (19 × 19 cm), przypustnic (8 × 10 cm), namurnic (22 × 14, 28 × 28, 24 × 18 oraz

20 × 16 cm), belek wiązarowych (25 × 26, 29 × 35 cm), dodatkowych belek stropowych (25 ×
26 cm, 31 × 28

cm oraz 21÷29 × 35 cm), dwóch podłużnych belek (28 × 28 cm), środkowej

ramy stolcowej, w której skład wchodzą: belka podwalinowa (18 × 18cm), stolce (20 × 18
cm) z mieczami (16 × 16 cm) i zastrza

łami

(18 × 18 cm) oraz płatew (18 × 18 cm).

Zwieńczenie więźby nad prezbiterium, składa się z: krokwi jak wyżej, wspornikowych belek

podpierających (22 × 22 cm) i obwodowej płatwi (14 × 14 cm) podtrzymującej krokwie.

Więźba nad zakrystią, składa się z: krokwi (10 × 10 cm), belki podwalinowej

(10 × 10 cm), płatwi (7,5 × 7,5 cm), stolców (7 × 7 i 12 × 12 cm).

Więźba nad wieżą, składa się z: krokwi (10 × 10 cm) i namurnic (12 × 12 cm).

Uszkodzenia konstrukcji dachu i stopu nad nawą

Drewniane konstrukcje

dachów i stropów wykazywały miejscowe zniszczenia biologiczne

spowodowane długoletnią eksploatacją i złym stanem gontowego pokrycia dachowego.

Największe uszkodzenia występowały w strefach podparć krokwi na belkach dźwigarowych i

w miejscach oparć belek dźwigarowych na murach zwłaszcza od strony północnej.

Zaobserwowano ponadto wyraźne ugięcie drewnianego stropu nad zakrystią. Do

największych uszkodzeń drewnianych elementów więźby dachowej zaliczono: całkowite

zniszczenie strefy połączenia krokwi z belkami podporowymi, brak (lub niewystarczające)

skotwienia namurnic nad zakrystią, zniszczenia zastrzału oraz słupa nad jętką w pierwszym

układzie nośnym, lokalną korozję poszczególnych elementów nośnych, brak kontaktu między

głównymi układami nośnymi, a środkową płatwią, podpierającą dolne jętki, która miała

służyć stężeniu wszystkich układów poprzecznych, lokalne porażenia owadami, trwałe

ugięcie konstrukcyjnej belki nad zakrystią. W wnętrzu jednej z belek wiązarowych
stwierdzono siedlisko mrówek. Na rys. 5 prze

dstawiono lokalizację największych uszkodzeń

więźby, a przykłady uszkodzeń na fot. 6 i 7.

Fot 6. Obrazy biologicznych zniszczeń elementów więźby dachowej

Fot 7. Całkowita destrukcja drewna belki wiązarowej w strefie oparcia na namurnicy
(siedlisko mrówek)

Pokrycie dachu z gontu drewnianego wykazywało znaczne techniczne zużycie. W licznych

miejscach występują nieszczelności i prześwity.

Model obliczeniowy

W celu określenia stopnia wytężenia konstrukcji dachu przeprowadzono jej analizę

obliczeniową. Analizę obliczeniową drewnianej więźby przeprowadzić można na wiele

sposobów. Do najprostszych z nich zaliczyć należy przybliżone obliczenia nośności

elementów więźby na podstawie wyprowadzonych wzorów ogólnych dla danego schematu
statycznego konstrukcji.

Natomiast najbardziej zaawansowane analizy często wykorzystują

metodę elementów skończonych z nieliniowym modelem materiałowym ściśle

odwzorowującym pracę materiału konstrukcji.

Na podstawie inwentaryzacji więźby, zbudowano przestrzenny numeryczny model
d

rewnianej konstrukcji. Elementy więźby modelowano jako elementy prętowe o

rzeczywistym polu poprzecznego przekroju. Do obliczeń wykorzystano liniowo-sprężysty

model materiałowy. Na podstawie badań makroskopowych przyjęto parametry

wytrzymałościowe elementów drewnianych, odpowiadające normowej klasie C24. Widoki
modelu pokazano na rys. 8.

Rys. 8. Widok modelu: a) od strony południowo-zachodniej, b) od strony północno-
wschodniej

Rozważono dwie sytuacje obliczeniowe konstrukcji. Pierwszą – odpowiadającą stanowi

projektowemu, zakładanemu przez budowniczych więźby i uwzględniającą dobry stan

wszystkich połączeń ciesielskich oraz drugą – rzeczywistą, uwzględniającą aktualny stan

konstrukcji, z wyłączeniem z pracy skorodowanych połączeń.

W obu analizowanych pr

zypadkach uwzględniono obciążenia stałe, śnieg i wiatr zgodnie z

normami oraz ich kombinacje dla otrzymania obwiedni sił wewnętrznych. Pominięto

normowe obciążenie użytkowe jak dla strychów z dostępem z klatki schodowej – przestrzeń
strychu nie jest bowiem

użytkowana. W punktach połączeń przypustnic z krokwiami oraz

połączeń konstrukcji więźby nad zakrystią z krokwiami głównych układów nośnych przyjęto

jedynie przekazanie reakcji od przypustnic i krokwi nad zakrystią na główne krokwie.

Rys. 9. Projektow

any sposób naprawy zniszczeń korozyjnych konstrukcji drewnianych:

1 -

istniejąca belka podłużna, 2 - śruby stalowe, 3 - stalowe pierścienie łącznikowe, 4 -

belki istniejące, 5 - wstawka drewniana, 6 - stalowe śruby, 7 - podparcie montażowe na
czas remontu

W sytuacji projektowej założono przegubowe połączenia pomiędzy elementami łączonymi na

nakładkę lub czop i gniazdo, dodatkowo kołkowanych. W połączeniach na czop i gniazdo bez

kołków i w połączeniach na bezpośredni styk elementów (połączenia mieczy stopowych z

belkami wiązarowymi i połączenia płatwi wzdłużnej ramy stolcowej z jętkami) przyjmowano

więzy jednostronne – słupy ramy stolcowej i miecze stopowe przenoszą wyłącznie ściskania.

W sytuacji rzeczywistej uwzględniono dodatkowo, stwierdzone w obiekcie, zupełne

skorodowanie połączeń krokwi z belkami wiązarowymi od strony północnej (usunięto

połączenie krokwi z belką wiązarową). Nie miało to jednak istotnego wpływu na wytężenie

konstrukcji więźby.

Obydwa schematy (rzeczywisty i projektowy) zostały poddane analizie modalnej w celu

określenia częstości drgań własnych, które określają podatność konstrukcji na obciążenie

wiatrem. Z praktycznego punktu widzenia analizowano jedynie pierwszą częstotliwość drgań

własnych. W efekcie stwierdzono, że uwzględnienie wykrytych uszkodzeń nie wpływa na

podatność konstrukcji na działanie wiatru.

Fot. 10. Sposób naprawy zniszczeń korozyjnych konstrukcji drewnianych

W wyniku obliczeń wytrzymałościowych wykazano, że w wypadku analizowanego modelu

większość elementów spełnia normowe warunki nośności i sztywności. Obliczenia

elementów więźby wykazały, że:

•

nośność krokwi, mieczy stopowych, jętek i płatwi, słupów jest zachowana,

•

nośność belek wiązarowych nad nawą jest niewystarczająca, niedobór wymaganej

nośności jest jednak nieznaczny i wynosi 12% dla sytuacji projektowej i 18% dla

sytuacji rzeczywistej, co dla zabytkowej budowli można uznać za dopuszczalne,

•

krokwie nad zakrystią wykazują przekroczenia warunku nośności – do 70%,

•

obliczeniowa nośność belek stropu nad zakrystią jest niewystarczająca, niedobór

wymaganej nośności wynosi prawie 100%;

Znaczne obliczeniowe przekroczenie nośności elementów więźby nad zakrystią ma swoje

odzwierciedlenie w wyraźnych ugięciach krokwi, płatwi i stropu tej części konstrukcji.

Elementy te zostały później wbudowane i niewłaściwie dobrane.

Fot. 11. Wymiana przepustnic

Remont więźby

Remont uszkodzeń więźby dachowej obejmował wymianę lub wzmocnienie bardzo
zniszczonych korozyjnie, pojedynczych elementów lub fragmentów elementów drewnianej

konstrukcji oraz całkowitą wymianę pokrycia gontem. W miejscach, gdzie uszkodzenia

korozyjne elementów drewnianych występowały jedynie lokalnie, dokonano naprawy przez

wycięcie porażonych korozją fragmentów i wstawienie plomb. Na fot. 10 przedstawiono

wykonaną naprawę. Jako elementy drastycznie nie spełniające stanu granicznego nośności

wymianie lub wzmocnieniu uległy również krokwie i belki dźwigarowe stropu nad zakrystią
–

ten fragment konstrukcji był wykonany współcześnie i nie stanowił wartości historycznej.

Wykonano także podparcie krokwi zabudowanych na elewacji wschodniej, naprawiono

dodatkowy skrajny słupek pod płatwią środkową od strony zachodniej, wymieniono

uszkodzone zastrzały i przepustnice (fot. 11) oraz zapewniono pełny konstrukcyjny kontakt

mieczy i jętek z płatwią środkową ramy stolcowej. Wszystkie elementy konstrukcji (stare i
nowe) poddano impregnacji.

Fot. 12. Spatynowany gont około 3 tygodnie po położeniu

Remont więźby dachowej ukończono w październiku 2009 r. Pokrycie dachu to gont

drewniany, który wojewódzki konserwator zabytków nakazał pozostawić w naturalnej barwie
(impregnacja tylko bezbarwnymi preparatami).

Bibliografia

1. Tajchman J.: Propozycja systematyki i uporządkowania terminologii ciesielskich konstrukcji dachowych występujących na terenie
Polski od XIV do XX w., Monument, Nr 2/2005, s. 7÷35.

2. Mączyński D., Tajchman J., Warchoł M: Materiały do terminologii konstrukcji więźb dachowych podstawowe pojęcia.
Monument, Nr 2/2005, s. 37÷43.

dr inż. Łukasz Drobiec
Katedra Konstrukcji Budowlanych

Politechnika Śląska, Gliwice

Źródło: Dachy, nr 1 (133) 2011

Usługi Ciesielskie - domy drewniane - domy szkieletowe - konstrukcje dachowe więźby

-

www.lech-

bud.org

Zobacz -

www.krokiew.republika.pl

, http://www.lech-bud.org