Analiza numeryczna wpływu wielokrotnej eksploatacji pokładów węgla na murowaną konstrukcję sklepień kościoła

• Autorzy: Szojda L. , Kubica J. , Kotala B.

Warianty tytułu

EN

Numerical analysis of the influence of multiple exploitation of coal deposits on brick structure of church vaults

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Niniejszy artykuł przedstawia analizę numeryczną zachowania się sklepień kościoła po 150 latach użytkowania. Te osiadania były powodem pojawienia się wielu uszkodzeń, które były sukcesywnie naprawiane. Konstrukcja została również wzmocniona przez założenie stalowego rusztu w poziomie podparcia sklepień (głowice kolumn) oraz żelbetowej tarczy z żelbetowymi ściągami poniżej posadzki kościoła. Analiza numeryczna zastała spowodowana zapytaniem przedsiębiorcy górniczego o możliwość przejęcia następnych wpływów deformacji górniczych przez konstrukcję kościoła. Analizę numeryczną prowadzono w dwu etapach. Pierwsza część obliczeń była skupiona na odwzorowaniu aktualnego stanu konstrukcji. Osiadania górnicze były wprowadzone do modelu numerycznego w postaci przemieszczeń pionowych podpór zgodnie z danymi pomiarowymi. Po dokonaniu pozytywnej oceny wyników obliczeń została wykonana druga część obliczeń – prognozowane deformacje podłoża zostały wprowadzone do obliczeń. Wyniki obliczeń przedstawiono w postaci map naprężeń głównych sklepień. Pokazywały one obszary podniesionych poziomów naprężeń rozciągających i ściskających. Naprężenia rozciągające przekroczyły wytrzymałość na rozciąganie materiału (muru ceglanego), ale wytrzymałość na ściskanie nie została przekroczona. Opisuje to pracę zgięciową sklepień i pokazuje możliwość rozwoju dalszych zarysowań. Na szczęście zarysowania nie będą zagrożeniem dla konstrukcji dzięki stalowemu wzmocnieniu umieszczonemu w poziomie podparć sklepień.

EN

This paper presents a numerical analysis of behaviour of church vaults in use for 150 years. The subsidence caused many failures which were being repaired successively. The structure was also strengthened by a steel grate placed on the level of the vaults support (columns heads) as well as an RC horizontal deep-beam with RC anchors below the church floor. The numerical analysis was initiated and inspired by an inquiry of a mining entrepreneur whether it was possible for the church structure to take over successive influence of mining deformations. The numerical analysis was conducted in two stages. The first part of calculations was focused on proper modelling of the current condition of the structure. Mining subsidence was introduced into the numerical model in the form of vertical supports displacements according to measuring data. After positive evaluation of the calculations results the other part of calculations was carried out – the predicted ground displacements were added to the calculations. The calculations results were presented in the form of maps of principal vaults stresses. They show areas of increased levels of tensile and compressive stresses. Tensile stresses exceeded the tensile strength of the material (a brick wall) whereas the compressive strength was not exceeded. It describes the bending work/performance of the vaults and shows the possibility of further cracks development. Fortunately, the cracks will not threaten the structure thanks to the steel strengthening placed into vaults support.

Słowa kluczowe

PL

wielokrotna eksploatacja; uszkodzenia konstrukcji murowanej; sklepienia kościoła; analiza numeryczna

EN

multiple mining exploitation; brick-wall structure failure; church vaults; numerical analysis

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Górnictwa
• Czasopismo: Przegląd Górniczy
• Rocznik: 2017
• Tom: T. 73, nr 12
• Strony: 38--46
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz., fot., rys.

Twórcy

autor

Szojda L.

• Politechnika Śląska, Gliwice

autor

Kubica J.

• Politechnika Śląska, Gliwice

autor

Kotala B.

• Politechnika Śląska, Gliwice

Bibliografia

• [1] BOŃCZYK N. 1883 - Stary kościół miechowski: obrazek obyczajów wiejskich w narzeczu górnośląskiem, Bytom (http://polona.pl/item/24988).
• [2] LABUS J. 2015 - Inwentaryzacja (część budowlana) budynku kościoła parafii rzymsko-katolickiej Świętego Krzyża (działka nr 158, 2030/157), LABUD Pracownia Projektowa inż. Janusz Labus, Bytom, materiał archiwalny, niepublikowany.
• [3] LITEWKA A., SZOJDA L. 2005 - Fracture criterion for brittle rock-like materials. 11th International Conference on Fracture, 20-25 March 2005, Turin Italy, p. 361 and CD.
• [4] MAJEWSKI S. 2003 - Mechanika betonu konstrukcyjnego w ujęciu sprężysto-plastycznym. Gliwice Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Monografia 45.
• [5] PN-EN 1996-1-1+A1:2013-05 Eurokod 6 – Projektowanie konstrukcji murowych – Część 1-1: Reguły ogólne dla zbrojonych i niezbrojonych konstrukcji murowych.
• [6] SZOJDA L. 2009 - Analiza numeryczna wpływu nieciągłych deformacji podłoża na budynki ścianowe. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice, Monografia 223.
• [7] SZOJDA L. 2010 - Elastic-plastic material model for brick-wall subjected to shear loading – numerical analysis versus laboratory tests. International Symposium on Plasticity and its Current Application „PLASTICITY’10”, 3-8 January 2010, St. Kitts and Nevis, pp. 295- 297 and CD.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018)