Laboratory testing and application of FRCM systems based on carbon and P.B.O. fibres in strengthening of historical structures

W pracy przedstawiono badania własne pierścieni ceglanych wzmocnionych przy użyciu systemów FRCM oraz przykład zastosowania na obiekcie zabytkowym. W ramach badań zostały zrealizowane testy na pierścieniach murowanych z cegły pełnej na zaprawie wapienno-trasowej. Modele były obciążane od strony wewnętrznej i wzmacniane od strony zewnętrznej. Takie podejście umożliwiało odzwierciedlenie pracy statycznej dolnych pasm kopuł obrotowych oraz ich pierścieni podporowych. Jako przykład aplikacji przedstawiono wzmocnienie górnego pierścienia kopuły północnej Pawilonu Czterech Kopuł we Wrocławiu. Przeprowadzone badania oraz aplikacja na obiekcie rzeczywistym wykazała wysoką skuteczność zastosowania włókien P.B.O. w systemie FRCM we wzmacnianiu konstrukcji historycznych.The paper presents research work connected with strengthening of masonry rings using FRCM systems and application example on heritage object. During the laboratory investigations different tests on masonry rings, made with clay brick and trass - lime mortar, were carried out. The models were subjected to load from inside and strengthened from outside. That approach allow to reconstruct the real static behavior of lower part of domes or bottom supporting rings. As a case study, the strengthening of top ring in the north dome in Four Domes Pavilion in Wroclaw was presented. Both laboratory testing and real application showed the high efficiency of using P.B.O fibres in FRCM systems in strengthening of historical structures

Investigating glazed ceramics in relation to renovation of the façade of a 19ᵗʰ century heritage building

W artykule przedstawiono zagadnienia dotyczące szkliwionych kształtek ceramicznych na elewacji historycznego budynku w kontekście prowadzonych prac remontowych. Zaprezentowano charakterystykę ceramiki szkliwionej stosowanej w obiektach historycznych: jej właściwości fizykochemiczne, krótki rys historyczny stosowania tego typu ceramiki na ziemiach polskich oraz przykłady obiektów z cegłami szkliwionymi z różnych okresów historycznych i stron świata. Następnie opisano prace związane z remontem elewacji ceramicznej na przykładzie XIX-wiecznego budynku we Wrocławiu, w tym różne metody czyszczenia elewacji oraz badania mrozoodporności. Przedstawiono wyniki przeprowadzonych prób i badań oraz wnioski co do tego, które metody czyszczenia i renowacji przynoszą zadowalające efekty. Opisano także zastosowane na elewacji obiektu rozwiązania naprawcze.The paper discusses issues concerning glazed ceramic patterns on the façade of an historical building in relation to ongoing renovation work. The characteristics of glazed ceramic materials used in historical buildings are presented: its physical and chemical parameters, a brief history of the use of ceramic materials in Poland and examples of buildings with glazed bricks dating from different historical time period and different parts of the world. This is followed by a description of renovation work of a ceramic façade based on an example of a 19ᵗʰ century building in Wroclaw. Different methods of cleaning the façade and testing freeze-thaw resistance are discussed. The results of the sampling and testing are presented, along with conclusions as to which cleaning and renovation methods bring satisfactory results. Solutions used to repair the building façade are also described

Analiza teoretyczna pracy statycznej filarów murowych z imperfekcjami geometrycznymi

The paper discusses issues related to the static behavior of masonry pillars with geometric imperfections on the basis of numerical analyses, which were carried out. The main types of deformation and damage of historical masonry structures are described along with the impact of such deformations on the load-bearing capacity of a structure, as well as on the failure mode of the main load-bearing members. The authors underline the necessity of including geometric imperfections in the analysis of historical masonry pillars, with a special emphasis on flexural, torsional and flexure-torsional imperfections. The homogenized and isotropic continuum model was used for numerical testing. Physical nonlinearity of masonry members was obtained using the smeared cracking model. Cracking modes linked to particular types of geometric nonlinearity were also described as they could prove useful in selecting appropriate methods for strengthening historical masonry pillars with geometric imperfections.W artykule, na podstawie przeprowadzonych analiz numerycznych, omówiono zagadnienia związane z pracą statyczną filarów murowych z imperfekcjami geometrycznymi. Opisano uszkodzenia filarów oraz podstawowe typy deformacji, które występują w historycznych konstrukcjach murowych, a następnie zwrócono uwagę na znaczący wpływ tych odkształceń na nośność i mechanizm zniszczenia głównych elementów nośnych. Podkreślono konieczność uwzględniania imperfekcji geometrycznych w analizie historycznych filarów murowych, zwłaszcza deformacji giętnych, skrętnych oraz giętno-skrętnych. Do przeprowadzonych doświadczeń numerycznych wykorzystano zhomogenizowany i izotropowy model ośrodka ciągłego, a nieliniowość fizyczną muru uzyskano przy użyciu modelu rys rozmytych. Przedstawiono także obrazy zarysowań towarzyszące poszczególnym typom nieliniowości geometrycznych, które mogą być przydatne przy doborze metody wzmacniania historycznych filarów murowych z imperfekcjami geometrycznymi

Experimental Investigations of Timber Beams with Stop-Splayed Scarf Carpentry Joints

The paper presents the results of an experimental investigation of stop-splayed scarf joints, which was carried out as part of a research programme at the Wroclaw University of Science and Technology. A brief description and the characteristics of scarf and splice joints appearing in historical buildings are provided, with special reference to stop-splayed scarf joints (so-called ‘Bolt of lightning’) which were widely used, for example, in Italian renaissance architecture. Analyses and studies of scarf and splice joints in bent elements presented in the literature are reviewed, along with selected examples of analyses and research on tensile joints. It is worth noting that the authors in practically all the cited literature draw attention to the need for further research in this area. Next, the results of the authors’ own research on beams with stop-splayed scarf joints, strengthened using various methods, e.g., by means of drawbolts (metal screws), steel clamps and steel clamps with wooden pegs, which were subjected to four-point bending tests are presented. Load-deflection plots were obtained for load-bearing to bending of each beam in relation to the load-bearing of a continuous reference beam. A comparative analysis of the results obtained for each beam series is presented, along with conclusions and directions for further research

Monitoring of Thermal and Moisture Processes in Various Types of External Historical Walls

In order to create and make available the following: Design guidelines, recommendations for energy audits, data for analysis and simulation of the condition of masonry walls susceptible to biological corrosion, deterioration of comfort parameters in rooms, or deterioration of thermal resistance, the article analyzes various types of masonry wall structures occurring in and commonly used in historical buildings over the last 200 years. The summary is a list of results of particular types of masonry walls and their mutual comparison. On this basis, a procedure path has been proposed which is useful for monitoring heat loss, monitoring the moisture content of building partitions, and improving the hygrothermal comfort of rooms. The durability of such constructions has also been estimated and the impact on the condition of the buildings that have been preserved and are still in use today was assessed

Selected Aspects of the Structural Analysis of the North Dome in the "Four Domes Pavilion"/ Wybrane Aspekty Analizy Konstrukcyjnej Kopuły Północnej W Pawilonie Czterech Kopuł

Powszechnie występującą na całym świecie formą przekryć historycznych jest kopuła, która może być realizowana m.in. na rzucie koła, elipsy czy ośmioboku. Geometria kopuły (rzut, wyniesienie oraz grubość) wpływa na rozkład naprężeń w konstrukcji i może być decydującym czynnikiem wpływającym na propagację rys. Przedmiotem pracy jest Pawilon Czterech Kopuł we Wrocławiu, który powstał wg projektu Hansa Poelziga w 1913r. Analiza dokumentacji archiwalnej wykazuje, iż wszelkie zmiany jakich się podejmowano w trakcie realizacji prac były wynikiem: braku czasu, opóźnień w wykonaniu oceny statycznej, przekazaniu rysunków projektowych w nieodpowiedniej skali oraz prowadzenia prac budowlanych w zimie. Efektem powyższych działań jest niedostateczne zbrojenie kopuły, która uległa uszkodzeniom w formie pęknięć południkowych i równoleżnikowych od strony zewnętrznej i wewnętrznej. W wyniku przeprowadzonej analizy konstrukcyjnej przy użyciu Metody Elementów Skończonych (MES) podjęto decyzję o wzmocnieniu przekrycia przy użyciu siatek z włókien węglowych w systemie FRCM oraz wzmocnienie pierścienia górnego przy użyciu siatek z włókien P.B.O. w matrycy mineralnej