Podstawy prawidłowego budowania sklepień

Podstawy prawidłowego budowania sklepień dali Etruskowie, a sztukę tę rozwinęli i rozpowszechnili Rzymianie. Na rysunku przedstawiono kształty niektórych najczęściej dotychczas spotykanych sklepień i kopuł.

 Sklepienia: a) kolebkowe, b) krzyżowe, c) klasztorne, d) żaglowe, e) kopula półkolista.

Do znanych budowli rzymskich, w których zastosowano przekrycia w postaci kopuł, zalicza się Panteon (świątynię bogów) w Rzymie, wzniesiony na początku II w.n.e. (kopuła rozpiętości 43,6 m) i Bazylikę Hagia Sophia w Konstantynopolu, wybudowaną w latach 532-562 (kopuła rozpiętości 33,1 m).

Przez długi okres nie budowano przekryć o większej rozpiętości niż kopuła Panteonu w Rzymie. Dopiero w latach 1538-1592 wzniesiono nad Bazyliką Św. Piotra w Rzymie kopułę o podwójnym sklepieniu i rozpiętości 42,0 m, tj. zbliżonej do rozpiętości kopuły Panteonu.

W XX wieku wraz z rozwojem konstrukcji żelbetowych udało się wybudować kopuły o większej rozpiętości i znacznie lżejsze od budowanych z kamienia i cegły. Po wprowadzeniu betonu i żelbetu rozpiętości współczesnych kopuł stają się większe i wynoszą: Pałacu Sportu Palazzetto w Rzymie — 58,5 m, hali sportowej w Montrealu — 83,6 m, a w Zasławicach — 56,0 m.

Budowniczowie okresu starożytnego jak i późniejszego (do XIX w.) charakteryzowali się dobrą znajomością konstruowania zarówno ustrojów budowlanych, jak i budowli, opartą na metodzie składania i rozkładania sił.

Siły działające na belkę przekazują się na podpory powodując ugięcie belki oraz powstanie w belce sił wewnętrznych — momentów zginających i sił poprzecznych.

Pod wpływem działania sił zewnętrznych powstają w łuku i sklepieniu siły wewnętrzne, które wywołują głównie ściskanie poszczególnych bloków kamiennych.

Rozkład sił w sklepieniu i ścianach od ciężaru własnego i wiatru: a) przekrój budynku — przebieg sił, b) wykreślny sposób wyznaczania sił; H1 — siła rozporowa od sklepienia, H2 — siła pozioma do wiązara, W, — siły wywołane wiatrem.

Jeśli siła normalna przekazuje się ukośnie na podporę (wezgłowie), powstaje siła pozioma, zwana rozporową. Im większe jest nachylenie do poziomu siły normalnej, tym większa jest siła rozporowa w łuku.