Drewniane dachy paraboliczno-hiperboliczne

Powierzchnia paraboliczno-hiperboliczna to taka, która powstaje w wyniku przesuwania paraboli skierowanej wierzchołkiem w dół po paraboli skierowanej wierzchołkiem w górę. Powierzchnia ta ma formę siodła lub łęku konia. Z takiej powierzchni można czterema prostymi liniami wytyczyć jej fragment, który ogranicza powierzchnię rzutu zbliżonego do kwadratu. Daje to możliwość konstruowania dachów przykrywających obiekty z prostymi krawędziami ścian. Przykład takiego dachu pokazuje fotografia 1.

Fot. 1

Dachy paraboliczno-hiperboliczne są znane od lat 50. ubiegłego wieku jako cienkościenne konstrukcje żelbetowe. Praca błonowa tych układów pozwoliła na uzyskanie dużych rozpiętości konstrukcji przy niskim zużyciu materiałów. Jednocześnie uzyskiwano szeroki wachlarz możliwości architektonicznych. Na świecie istnieje wiele obiektów budowanych tą metodą. Próby przeniesienia tych doświadczeń na konstrukcje z drewna polegały na konstruowaniu dachów metodami ciesielskimi, bądź prefabrykacji fragmentów łupin podobnie jak sklejki wielowarstwowej.

Na polski grunt konstrukcje te próbował zaszczepić profesor Ryszard Ganowicz w latach 70. ubiegłego wieku. Jego metoda konstrukcyjna opierała się na matematycznej istocie powłoki paraboliczno-hiperbolicznej, czyli na jej prostokreślności. Oznacza to, że fragment takiej powłoki można wykreślić (skonstruować) z krzyżujących się prostych linii, w tym przypadku z prostych desek. Do uczniów profesora Ganowicza zalicza się inżynier Grzegorz Rozkwitalski, który w latach późniejszych pracował nad technologią takich dachów. Zauważył on, że obciążona powłoka drewniana pracuje tak samo jak naprężona błona w sztywnej ramie – przykład bańki mydlanej. Ponieważ w takiej powłoce nie występuje zginanie (są tylko naprężenia styczne, rozciągające lub ściskające) - jest to cecha korzystna dla konstrukcji drewnianej.

Od kilkunastu lat firma produkcyjna inżyniera Grzegorza Rozkwitalskiego produkuje metodami rzemieślniczymi obiekty z takimi dachami. Najczęściej są to wiaty i carporty, ale też domy całoroczne, magazyny i altany ogrodowe. Więcej informacji handlowych o tych produktach można znaleźć na stronie www.wiaty.rozkwitalski.com.

Fot. 2

Pojedyncza powłoka w rzucie poziomym uzyskana w skali rzemieślniczej dochodzi do 70 m² i w przybliżeniu jest kwadratem. Architekci współpracujący z inżynierem Rozkwitalskim w swoich realizacjach zestawiali pojedyncze powłoki w układy 3-4 sztuk. Pozwala to na uzyskanie dachu o powierzchni do 300 m² bez podpór konstrukcyjnych pod nim. Istnieje również możliwość zestawiania kilku powłok o różnych wymiarach. W tej chwili autor technologii ma na koncie około 30 realizacji, w tym magazynu o powierzchni dachu 650 m².

Zastosowanie podpór w kształcie łuku przypominającego bumerang pozwala na uzyskanie dodatkowych walorów estetycznych. Można konstruować obiekty stojące jedynie na dwóch nogach (podporach). Dobrze ilustruje to zdjęcie nr 2.

We współpracy z Politechniką Poznańską zostały opracowane komputerowe metody projektowania powłok. Wykonawca dysponuje doświadczeniem w projektowaniu takich dachów, wypracowanym wespół z uznanymi biurami architektonicznymi w Polsce.

Opracowana technologia charakteryzuje się niezwykłą prostotą. Jest dostosowana do montażu na placu budowy przez zwykłych pracowników branży ciesielskiej przy użyciu prostych środków technicznych.

Konstrukcja dachu krzywoliniowego jest wykonywana z drewna klejonego. Do belek krawędziowych powłoka mocowana jest przy użyciu typowych śrub i gwoździ stalowych ocynkowanych. Konstrukcja wsporcza dla dachu jest zawsze oryginalnym rozwiązaniem wynikającym z funkcji lub pomysłu architekta. Jako pokrycie dachowe stosuje się gonty bitumiczne lub blachę łączoną na rąbek. Nowe techniki przykrywania dachów przy użyciu folii PVC i membran też mogą być zastosowane. Odpowiednie uformowanie belek krawędziowych umożliwia na dachu instalację warstw ochronnych i podłoża pod rośliny. Ostatnie zdjęcie ilustruje właśnie przygotowane obramowanie i warstwy uszczelniające do założenia tzw. dachu zielonego.

Fot. 3

Pod konstrukcją dachu można wykonać standardowe instalacje użytkowe, ocieplenie z wełny mineralnej i wykończenie poddasza. W dachu krzywoliniowym można również montować okna dachowe i naświetla.

Dachy paraboliczno-hiperboliczne mogą być przeznaczone w szczególności do pokrywania:

• hal drewnianych widowiskowo-sportowych,
• hal drewnianych przemysłowo-produkcyjnych,
• hal magazynowych,
• basenów kąpielowych,
• kortów tenisowych,
• domów drewnianych i letniskowych,
• ogrodów zimowych,
• obiektów sakralnych,
• ujeżdżalni koni,
• sali gimnastycznych przy szkołach, itp.

Wszystkie te obiekty mogą uzyskać dodatkowe walory estetyczne oprócz tych, które daje zastosowanie drewna. Walory estetyczne są bez wątpienia jednymi z największych atutów drewna klejonego. Hale magazynowe, produkcyjne, domy drewniane czy inne obiekty powstałe w oparciu o tego typu rozwiązania, są znacznie bardziej prestiżowe, a dodatkowo posiadają niepowtarzalny, ciepły klimat oraz atmosferę wpływającą na chęć przebywania w takim miejscu.

Fot. 4

Fot. 5