Research and structural conservation of historic vaults

• Autorzy: Bednarz Łukasz , Hoyenski Alicja , Wojciechowska Gabriela

Identyfikatory

DOI

10.37190/arc240405

Warianty tytułu

PL

Badania i konserwacja konstrukcyjna sklepień historycznych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper focuses on issues concerning the research and conservation of historic vaults with particular emphasis on condition analysis. Traditional and modern methods of strengthening vaults are presented, including techniques using composite materials such as: FRP (Fiber Reinforced Polymer), FRCM (Fiber Reinforced Cementitious Matrix). The process of assessing the condition of the vault using various methods, e.g., visual inspection, laser scanning, non-destructive NDT, is discussed. The paper presents an example of the use of carbon mesh to reinforce a vault in a historic building – highlighting the need for diagnostic monitoring after repair work. The use of the HBIM (Historic Building Information Modelling) model to accurately represent the geometry and structural analysis of the vault is described. The numerical model was created using the finite element method (FEM). Effective conservation of historic vaults requires a harmonious combination of traditional methods and modern technologies. It has been shown that the correct identification of structural problems and the adoption of appropriate conservation strategies are key to preserving architectural heritage and ensuring its integrity for future generations. In addition, the importance of continuous diagnostic monitoring of the vault after repair enabling ongoing assessment of the effectiveness of the methods used and early detection of possible structural problems was highlighted.

PL

W artykule skupiono się na zagadnieniach dotyczących badań i konserwacji sklepień historycznych ze szczególnym uwzględnieniem analizy stanu technicznego. Przedstawiono tradycyjne oraz nowoczesne metody wzmacniania sklepień, w tym techniki wykorzystujące materiały kompozytowe, takie jak FRP (Fiber Reinforced Polymer) i FRCM (Fiber Reinforced Cementitious Matrix). Omówiono proces oceny stanu technicznego sklepienia, wykorzystując metody takie jak inspekcja wizualna, skaning laserowy oraz nieniszczące badania NDT (non-destructive testing). W artykule przedstawiono przykład zastosowania siatek węglowych do wzmocnienia sklepienia w historycznym obiekcie, podkreślając konieczność monitoringu diagnostycznego po przeprowadzeniu prac naprawczych. Opisano zastosowanie modelu HBIM (Historic Building Information Modelling) do precyzyjnego odwzorowania geometrii i analizy konstrukcyjnej sklepienia. Model numeryczny został utworzony przy użyciu metody elementów skończonych (MES). Efektywna konserwacja sklepień historycznych wymaga harmonijnego połączenia tradycyjnych metod z nowoczesnymi technologiami. Wykazano, że właściwa identyfikacja problemów konstrukcyjnych oraz zastosowanie odpowiednich strategii konserwatorskich są kluczowe dla zachowania dziedzictwa architektonicznego i zapewnienia jego integralności na przyszłe pokolenia. Ponadto podkreślono znaczenie ciągłego monitoringu diagnostycznego sklepienia po naprawie, co pozwala na bieżącą ocenę skuteczności zastosowanych metod oraz wczesne wykrywanie ewentualnych problemów strukturalnych.

Słowa kluczowe

EN

composite materials; historic vaults; flexible joints; HBIM models

PL

materiały kompozytowe; sklepienia historyczne; złącza podatne; modele HBIM

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej
• Czasopismo: Architectus
• Rocznik: 2024
• Tom: Nr 4 (80)
• Strony: 43--51
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys.

Twórcy

autor

Bednarz Łukasz

• Faculty of Civil Engineering, Wrocław University of Science and Technology, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-1245-6027

autor

Hoyenski Alicja

• Faculty of Architecture, Wrocław University of Science and Technology, Poland

• https://orcid.org/0000-0003-1684-1579

autor

Wojciechowska Gabriela

• Faculty of Architecture, Wrocław University of Science and Technology, Poland

• https://orcid.org/0000-0001-7041-5373

Bibliografia

• Bednarz, Łukasz. Monitoring diagnostyczny obiektów historycznych. Oficyna Wydawnicza ATUT – Wrocławskie Wydawnictwo Oświatowe, 2023.
• Bednarz, Łukasz. “Wybrane materiały stosowane w renowacji zabytkowych murów.” Inżynier Budownictwa 5 (2021): 57–60.
• Bednarz, Łukasz, Dariusz Bajno, Zygmunt Matkowski, Izabela Skrzypczak, and Agnieszka Leśniak. “Elements of pathway for quick and reliable health monitoring of concrete behavior in cable post-tensioned concrete girders.” Materials 14, no. 6 (2021): 1–29. https://doi.org/10.3390/ma14061503.
• Carozzi, Giulia, Gabriele Milani, and Carlo Poggi. “Mechanical properties and numerical modeling of Fabric Reinforced Cementitious Matrix (FRCM) systems for strengthening of masonry structures.” Composite Structures 107 (2014): 711–725. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2013.08.026.
• Hendry, Arnold William. “Masonry walls: materials and construction. ”Construction and Building Materials 15, no. 8 (2001), 323–330. https://doi.org/10.1016/S0950-0618(01)00019-8.
• Jasieńko, Jerzy, Tomasz Łodygowski, and Piotr Rapp. Naprawa, konserwacja i wzmacnianie zabytkowych konstrukcji ceglanych. Dolnośląskie Wydawnictwo Edukacyjne, 2006.
• Kwiecień, Arkadiusz. Polimerowe złącza podatne w konstrukcjach murowych i betonowych. Wydawnictwo PK, 2013.
• Lignola, Gian Piero, Carmelo Caggegi, Francesca Ceroni et al. “Performance assessment of basalt FRCM for retrofit applications on masonry.” Composites. Part B: Engineering 128 (2017): 1–18. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2017.05.003.
• Łużyniecka, Ewa. “The use of 2D vector studies as an architectural research stage in the era of digital spatial models.” Architectus 71, no. 3 (2022): 79–86. https://doi.org/10.37190.
• Magenes, Guido, and Gian Michele Calvi. “In‐plane seismic response of brick masonry walls.” Earthquake Engineering & Structural Dynamics 26, no. 11 (1997): 1091–1112. https://doi.org/10.1002/(SICI)1096- 9845(199711)26:11<1091::AID-EQE693>3.0.CO;2-6.
• Oliveira, Daniel V., Ismael Basilio, and Paulo Brandão Lourenço. “Experimental behavior of FRP strengthened masonry arches.” Journal of Composites for Construction 14, no. 3 (2010): 312–322. https://doi.org/10.1061/(ASCE)CC.1943-5614.0000086.
• Scacco, Jacopo, Bahmi Ghiassi, Gabriele Milani, and Paulo B. Lourenço. “A fast modeling approach for numerical analysis of unreinforced and FRCM reinforced masonry walls under out-of-plane loading.” Composites Part B: Engineering 180 (2020): 107553. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2019.107553.
• Valluzzi, Maria Rosa, Davide Tinazzi, and Carlo Modena. “Shear behaviour of masonry panels strengthened by FRP laminates.” Construction and Building Materials 16, no. 7 (2002): 409–416. https://doi.org/10.1016/S0950-0618(02)00043-0.