Structural interaction of tower with walls and flying buttress system in historic church

W pracy przedstawiono wyniki analiz statycznych wzniesionego ponad 100 lat temu i istniejącego kościoła w kontekście wzajemnego oddziaływania konstrukcji drewnianej wysokiego dachu i systemu przypór nośnych ścian murowanych. Historyczny budynek wzniesiono w stylu neogotyckim, znanym również w literaturze jako styl nadwiślański. Kościół zlokalizowany jest w Białymstoku, w północno-wschodniej Polsce. Konstrukcję budynku ukończono w 1905 r. Obecnie jest to archikatedralny kościół archidiecezji białostockiej. Konstrukcję drewnianą wysokiego dachu zrealizowano w formie dwuwieszarowgo systemu dźwigara przekrywającego główną nawę i układu płatwiowo-krokwiowego nad nawami bocznymi. Konstrukcję dachu stanowi układ pełnych dźwigarów z belkami cięgien i układem pośrednich więzarów dachu. Ściany murowane masywne wzniesiono z cegły ceramicznej pełnej z murowanymi przyporami w formie łuków i bocznych wież. Krzyżowe sklepienia oparte są na ścianach. Pionowo nośny system konstrukcyjny stanowią ściany z pilastrami. Ściany wzniesiono bez wieńców i bez zastosowania jakichkolwiek elementów żelbetowych usztywniających. Konstrukcja dachu ma jedynie układ elementów wiążących typu cięgna w postaci drewnianych złożonych belek z belkami drewnianymi przypodporowymi w całej konstrukcji nośnej dachu i jego dźwigarów. W pracy przedstawiono również schematy statyczne konstrukcji zabytkowego kościoła i ocenę stanu technicznego konstrukcji uwzględniając ponadstuletni okres jego użytkowania. Uwzględniono także interakcje i wzajemne oddziaływania systemów konstrukcyjnych budowli oraz zależności odkształceniowo-naprężeniowe w elementach konstrukcji. Praca zawiera również propozycje systemu wzmocnień i usztywnień istniejącej konstrukcji. Aktualny stan i efekty realizacji wzmocnień konstrukcji przedstawione są w postaci charakterystyki naprężenie-odkształcenie wybranych parametrów statycznych.Paper presents results of static analysis of historic over 100 years existing church in the context of interaction of timber high roof structure with walls and fl ying buttress system. Historic building represents the New-Gothic so called the Vistula-Baltic architecture style and it is allocated in Bialystok of the north-eastern part of Poland. The construction was completed in 1905. Actually it is the cathedral church of Bialystok archdiocese. Timber roof structure was constructed in the form of having two planes the queen-post truss over the main church nave and the timber purlin post roof system over the aisle naves. Roof structure contains full truss with tie-beams and indirect roof trusses. Masonry walls were constructed with ceramic bricks with the masonry buttresses in the form of arches and side towers. Cross ribbed vaults are connected with walls. Vertically, load bearing structural system consists of walls and pilasters. Walls were constructed without tie-rims or any other reinforced concrete strengthening. Roof structure has the only ties in the form of timber beams with footing beams in the full roof structure trusses. Paper also presents static scheme of constructed historic church and evaluate its technical state in result of over 100 years exploitation considering interaction of static structural systems as well as the stress-strain state of structural elements. Proposals of structure repairs and introduction of strengthening and stiffening system is presented. Actual state and effects of realization of strengthening of the structure will be presented in the form of stress-strain characteristic and selected static parameters