Недеструктивна IN SITU испитивања квалитета дрвених конструкција архитектонских објеката

Abstract

Процена квалитета дрвених конструкција је у суштини испитивање њихове статичке постојаности и стабилности. Задаци оваквих процена по својој природи захтевају in situ испитивања, а због техничких специфичности механичког тестирања, првенствено су усмерена на недеструктивне методолошке приступе. Високи стандарди који се постављају за испитивање архитектонских објеката од културно-историјског значаја, што се пре свега односи на очување њиховог интегритета и аутентичности, усмерили су и ово истраживање ка успостављању једне поуздане, недеструктивне методе која ће бити коришћена у те сврхе. Успостављање такве методе je подразумевало њено калибрисање, јер у досадашњој пракси није било директне еквилизације параметара механички и недеструктивно одређене чврстоће уграђеног дрвета. Ултразвучни и стрес-звучни таласи који се иначе примењују за недеструктивне процене механичких потенцијала дрвета – на основу брзине пропагације њихових таласа, давали су само могућност израчунавања динамичког модула еластичности. Добијање и статичког модула еластичности ради корелисања параметара различитих модалитета тестирања, подразумевало је и паралелно механичко испитивање датог дрвеног материјала. Баждарењем стрес-звучне методе испитивања дрвета – по аналогном принципу усмеравања силе притиска и звучних таласа, a у односу на правац тока дрвних влаканаца, постигнута је еквилизација параметара брзине пропагације звука и параметара чврстоће дрвета. Овим је била успостављена метода за in situ процену чврстоће носећих елемената дрвених архитектонских конструкција, поређењем са стандрадом прописаним допуштеним напрезањима (JUS U.C9.200/300) који је дат спрам врсте, класе дрвета и њихових димензија. Узимајући у обзир да је баждарење стрес-звучне методе вршено на епруветама исецаним од здравог дрвета одређене хигроскопне влажности, in situ процена чврстоће носећих конструктивних елемата је могла да се врши и на основу познатих брзина пропагације звука кроз здраво дрво. Резултати рада овог истраживања, на основу спектралне анализе пропагације звучних таласа, показују да је њиховом применом могућа директна процена чврстоће носећих 6 дрвених греда, а тиме и стабилности конструкција, чиме је постигнут циљ овог истраживања.

Wooden structures’ quality assessment is, basically, testing their static strength and stability. This kind of assessment, by its nature, requires in situ testing, and due to specific technical characteristics of mechanical testing, it is primarily based on using uninvasive methodological approaches. High standards set to test architectural objects of cultural and historical significance, which, above all, refer to preserving their integrity and authenticity, directed this research towards establishing a reliable uninvasive method which will be used for that purpose. Establishing such a method required its calibrating since there had not been a direct equalisation of mechanically and uninvasively set parameters for the hardness of inbuilt wood. Ultrasound and stress waves commonly used in uninvasive assessment of mechanical potentials of wood based on the speed of their waves’ propagation only enabled calculating the dynamic elasticity modulus. Getting the static elasticity modulus, in order to correlate the parameters of different testing modalities, required parallel mechanical testing of that particular wooden material. The scaling of stress sound method for testing the hardness of wood, using the analogue principle of directing pressure force and sound waves in accordance with wood fibers direction, resulted in the speed of sound propagation and the hardness of wood parameters’ equalisation. In this way a method for in situ assessments of the hardness of carrying elements in wooden architectural structures was established, by comparing it with the standard based on the strain limits (JUS U.C9.200/300), in accordance with the kind, class and dimensions of timber. Considering the fact that stress sound method scaling was done on test tubes cut out of healthy wood with particular hygroscopic moisture, in situ assessment of carrying structural elements could be done based on known speed values of sound propagation in healthy wood. The results of our research, based on the spectral analysis of sound wave propagation, show that their application enables a direct assessment of the carrying wooden beams’ hardness and, therefore, a direct assessment of the structure stability itself, thus meeting the objective of this research.