Metody pomiaru i oceny deformacji konstrukcji drewnianych w praktyce konserwatorskiej. Interdyscyplinarne studium przypadku kościoła w Domachowie

• Autorzy: Marciniak Piotr , Wyczałek Ireneusz , Pawlak Zdzisław

Identyfikatory

DOI

10.37190/arc240403

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Wooden architecture is not widely represented in the Polish material heritage of culture. An interesting preserved wooden building is the parish church in Domachowo situated in the south part of the Greater Poland Voivodeship. As a result of numerous alterations and modernizations, it is currently a composite structure showing obvious signs of damage to the original geometry. For this reason, a project was initiated to measure the stability of a structure that has been exposed to extreme outdoor forces: mainly gusts of wind and uneven exposure to sunlight. The paper presents the outcomes of an interdisciplinary study on the stability of the structure of the church. The project required the implementation of two measurement methods: a static method at fixed intervals and a dynamic one with continuously recorded readings during the operation of variable loads. The paper also describes the methodology of the implemented static-dynamic measurements and interprets the outcomes with a focus on the precision and stability of long-term readings of inertia sensors, and on the basic evaluation of the structure. The text also looks at the problem of organizing diagnostic procedures in the process of preparing work on a historic building. The outcomes confirm that the combination of the two methods and the unconventional use of precision inclinometers for measuring wooden constructions opens new possibilities for the analysis of the structural deformation in wooden buildings in real-time and, for continuous monitoring of their technical condition. The dynamic-static method can also be used for analyzing structural displacements not only in wooden churches, but also in other historic buildings that are exposed to dynamic deformation. The research project and its outcomes have inspired wider reflection of the role of experimental research in diagnosing historic buildings.

PL

Architektura drewniana nie jest szeroko reprezentowana w materialnym dziedzictwie kulturowym Polski. Jednym z interesujących zachowanych obiektów jest kościół parafialny w Domachowie położonym w południowej Wielkopolsce. W wyniku licznych przeróbek i modernizacji jest to obecnie konstrukcja złożona, wykazująca wyraźne oznaki uszkodzenia pierwotnej geometrii. Z tego powodu rozpoczęto projekt mający na celu pomiary stabilności konstrukcji narażonej na wpływ ekstremalnych czynników zewnętrznych: głównie podmuchów wiatru i nierównomiernego nasłonecznienia. W artykule przedstawiono wyniki interdyscyplinarnych badań stateczności konstrukcji tego kościoła. Realizacja projektu wymagała zastosowania dwóch metod pomiarowych: statycznej w ustalonych odstępach czasu oraz dynamicznej rejestrowanej na bieżąco podczas pracy zmiennych obciążeń. Zaprezentowano również metodyki prowadzonych pomiarów statyczno-dynamicznych i zinterpretowano uzyskane wyniki, głównie w kontekście oceny dokładności, stabilności odczytów wieloletnich czujnikami inercyjnymi oraz podstawowej oceny konstrukcji. W tekście podjęto także problem organizacji badań diagnostycznych w procesie prac przygotowawczych dla zabytku. Uzyskane wyniki stanowią dowód, że połączenie obu metod oraz niekonwencjonalne zastosowanie precyzyjnych inklinometrów do pomiarów konstrukcji drewnianych otwiera nowe możliwości analizy odkształceń konstrukcji w czasie rzeczywistym i bieżącego monitorowania stanu technicznego. Metoda dynamiczno-statyczna może być przydatna do analizy przemieszczeń konstrukcji nie tylko w kościołach drewnianych, ale także w innych obiektach zabytkowych podatnych na odkształcenia dynamiczne. Przeprowadzone badania i uzyskane wyniki stały się również przyczynkiem do szerszej refleksji dotyczącej ich roli i miejsca badań eksperymentalnych w rozpoznaniu zabytku.

Słowa kluczowe

EN

displacement; heritage protection; wooden church; monitoring conditions of structures

PL

przemieszczenia; ochrona zabytków; kościół drewniany; monitorowanie stanu konstrukcji

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej
• Czasopismo: Architectus
• Rocznik: 2024
• Tom: Nr 4 (80)
• Strony: 21--29
• Opis fizyczny: Bibliogr. 30 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Marciniak Piotr

• Institute of Architecture and Heritage Protection, Poznan University of Technology, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-4404-1184

autor

Wyczałek Ireneusz

• Faculty of Civil and Environmental Engineering and Architecture, Bydgoszcz University of Science and Technology, Poland

• https://orcid.org/0000-0003-3963-8186

autor

Pawlak Zdzisław

• Institute of Structural Analysis, Poznan University of Technology, Poland.

• https://orcid.org/0000-0003-2851-3433

Bibliografia

• Anastasi, Giuseppe, Giuseppe Lo Re, and Marco Ortolani. “WSNs for Structural Health Monitoring of Historical Buildings.” In 2nd Conference on Human System Interactions. IEEE, (May 2009): 574–9.
• Boscato, Giosuè, Alessandra Dal Cin, Silvia Ientile, and Salvatore Russo. “Optimized procedures and strategies for the dynamic monitoring of historical structures.” Journal of Civil Structural Health Monitoring 6 (March 2016): 265–89. https://doi.org/10.1007/s13349-016-0164-9.
• Barsocchi, Paolo, Gianni Bartoli, Michele Betti, Maria Girardi, Stefano Mammolito, Daniele Pellegrini, and Giacomo Zini. “Wireless sensor networks for continuous structural health monitoring of historic masonry towers.” International Journal of Architectural Heritage 15, no. 1 (2021): 22–44. https://doi.org/10.1080/15583058.2020.1719229.
• Brykowska, Maria. “Dokumentacja naukowa niezbędna dla ochrony i konserwacji zabytków architektury.” Roczniki Geomatyki 5, no. 8 (2007): 115–28.
• Clementi, Francesco, Antonio Formisano, Gabriele Milani, and Filippo Ubertini. “Structural health monitoring of architectural heritage: From the past to the future advances.” International Journal of Architectural Heritage 15, no. 1 (2021): 1–4. https://doi.org/10.1080/15583058.2021.1879499.
• Dal Cin, Alessandra, and Salvatore Russo. “Evaluation of static and dynamic long term structural monitoring for monumental masonry structure.” Journal of Civil Structural Health Monitoring 9 (2019): 169–92. https://doi.org/10.1007/s13349-019-00324-z.
• Farrar, Charles R., and Keith Worden. “An introduction to structural health monitoring.” Philosophical Transactions of the Royal Soci¬ety A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences, no. 365 (2007): 303–15. http://doi.org/10.1098/rsta.2006.1928.
• Gil, Enrique, Ángeles Mas, Carlos Lerma, M Eugenia Torner, and Jose Vercher. “Non-destructive techniques methodologies for the detection of ancient structures under heritage buildings.” Internationaltion of ancient structures under heritage buildings.” International Journal of Architectural Heritage 15, no. 10 (2021): 1457–73. https://doi.org/10.1080/15583058.2019.1700320.
• Gopinath, Vinoth Kanna, and Ragi Ramadoss. “Review on structur- al health monitoring for restoration of heritage buildings.” Materials Today: Proceedings 43, p. 2 (2021): 1534–38. https://doi. org/10.1016/j.matpr.2020.09.318.
• Jankowski, Aleksander. Kościoły drewniane o zdwojonej konstrukcji ścian w Wielkopolsce. Wydawnictwo Uniwersytetu Kazimierza Wielkiego, 2009.
• Kilic, Gokhan. “Using advanced NDT for historic buildings: Towards an integrated multidisciplinary health assessment strategy.” Journal of Cultural Heritage 16, no. 4 (2015): 526–35. https://doi.org/10.1016/j.culher.2014.09.010.
• Kornecki, Marian. ”Drewniana architektura sakralna w Polsce: zagadnienie typów i form regionalnych w rozwoju historycznym.” Ochrona Zabytków 45, no. 1–2(176–177) (1992): 7–39.
• Krąpiec, Marek. Wyniki analizy dendrochronologicznej prób drewna z kościoła pw. Michała Archanioła w Domachowie. Kraków, 2020 [Manuscript in: Parafia pw. św. Michała Archanioła w Domachowie].
• Kwaśniewski, Artur. “Why research – how to research. Comments on the methodology of contemporary historical and architectural studies and on their application in the adaptation of historic buildings.” Architectus 57, no. 1 (2019): 3–20. https://doi.org/10.37190/arc230110.
• Lima, Hugo F., Romeu da Silva Vicente, Rogério N. Nogueira, Ilda Abe, Paulo Sérgio de Brito André, Catarina Fernandes, et al. “Structural health Monitoring of the church of santa casa da Misericórdia of Aveiro using FBG sensors.” IEEE Sensors Journal 8, no. 7 (2008): 1236–42. https://doi.org/10.1109/JSEN.2008.926177.
• Lorenzoni, Filippo, Filippo Casarin, Mauro Caldon, Kleidi Islami, and Claudio Modena. “Uncertainty quantification in structural health monitoring: Applications on cultural heritage buildings.” Mechanical Systems and Signal Processing 66–67 (2016): 268–81. https://doi.org/10.1016/j.ymssp.2015.04.032.
• Marciniak, Piotr, Zdzisław Pawlak, and Ireneusz Wyczałek. “The Dynamic-Static Method (DSM) for Structural Displacement Analysis Using the Example of a Wooden Church in Domachowo (Poland).” The International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, vol. XLVIII-M-2-2023 (2023): 1001–6. https://doi.org/10.5194/isprs-archives-XLVIII-M- 2-2023-1001-2023.
• Noel, Adam, Abderrazak Abdaoui, Tarek M. Elfouly, Mohamed Hossam Ahmed, Ahmed A Badawy, and Mohamed S. Shehata. “Structural Health Monitoring Using Wireless Sensor Networks: A Comprehensive Survey.” IEEE Communications Surveys & Tutorials 19 (2017): 1403–23. https://doi.org/10.1109/COMST.2017.2691551
• Pawlak, Zdzisław M., Ireneusz Wyczałek, and Piotr Marciniak. “Two Complementary Approaches toward Geodetic Monitoring of a Historic Wooden Church to Inspect Its Static and Dynamic Behavior”, Sensors 23, 8392 (2023). https://doi.org/10.3390/s23208392.
• Pawlak, Zdzisław M., Piotr Marciniak, Ireneusz Wyczałek, and Martyna Żak-Sawiak. “Extended Monitoring as Support in Numerical Modelling of Complex Historical Timber Structure with Respect to its Weaknesses and Imperfections.” International Journal of Conservation Science 15, no. 3 (2024): 1259–86. https://doi.org/10.36868/ijcs.2024.03.08.
• Petrovič, Dušan, Dejan Grigillo, Mojca Kosmatin Fras, Tilen Urbančič, and Kozmus Trajkovski. “Geodetic Methods for Documenting and Modelling Cultural Heritage Objects.” International Journal of Architectural Heritage 15, no. 6 (2021): 885–96. https://doi.org/10.10 80/15583058.2019.1683779.
• Różański, Artur, Tomasz Jurek, Piotr Marciniak, Patrycja Łobodzińska, and Urlich Schaaf. “Interdisciplinary Research on Wooden Architecture in Poland. A Case Study of the Wooden Church in Domachowo.” Archaeologia Historica Polona 28 (2020): 175–97. https:// doi.org/10.12775/AHP.2020.007.
• SM Domachowo Kościół św. Michała Archanioła 2017 (8). ID 650491. jpg. Accessed December 15, 2024, at https://pl.wikipedia.org/wiki/ Ko%C5%9Bci%C3%B3%C5%82_%C5%9Bw._Micha%C5%82a_ Archanio%C5%82a_w_Domachowie#/media/Plik:SM_Domachowo_Ko%C5%9Bci%C3%B3%C5%82_%C5%9Bw_Mi- cha%C5%82a_Archanio%C5%82a_2017_(8)_ID_650491.jpg.
• Szymanowski, Przemysław. Ekspertyza techniczna – I etap dotycząca stanu technicznego konstrukcji kościoła pw. św. Michała Archanioła w Domachowie. Kościan, 2020 [Manuscript in: Parafia pw. św. Michała Archanioła w Domachowie].
• Tajchman, Jan. “Badania i prace projektowe w zabytkach architektury w świetle ogólnej problematyki ochrony i konserwacji zabytków.” Ochrona Zabytków 38, no. 3–4(150–151) (1985): 157–63.
• Tajchman, Jan. “Konserwacja zabytków architektury – uwagi o metodzie.” Ochrona Zabytków 48, no. 2(189) (1995): 150–9.
• Tajchman, Jan. “W sprawie konieczności ustanowienia standardów wykonywania projektów dotyczących prac planowanych w zabytkach architektury.” Wiadomości Konserwatorskie, no. 24 (2008): 17–45.
• Tejszerska, Anna. “Przebudowa kościoła w Domachowie według projektu Lucjana Michałowskiego jako przykład działań konserwatorskich z okresu międzywojennego.” Wiadomości Konserwatorskie, no. 74 (2023): 36–50.
• Wyczałek, Ireneusz. “Volunteering for the future – Geospatial excellence for a better living.” In FIG Congress 2022. Warsaw, 11–15 September 2022.
• Ye, Xiao-Wei, You-Hua Su, and Jin-Ping Han. “Structural health monitoring of civil infrastructure using optical fiber sensing technology: A comprehensive review.” The Scientific World Journal, 652329 (2014). https://doi.org/10.1155/2014/652329.