diagnosis, historic timber beam, sonic tomography, mechanical properties, compression test
diagnoza, zabytkowe belki drewniane, tomografi a dźwiękowa, właściwości mechaniczne, próba ściskania
Since many years a number of NDT techniques have been developed and subsequentially refined for the aims of non-invasive diagnose on site of existing and historic timber members in constructions. Such methods, including drilling penetration resistance, surface stiffness, sonic transmission and tomography, ultrasounds, acoustic emission, GPR radar, IR thermography, exploit different principles and types of waves: mechanical, acoustic, electromagnetic signals. Therefore, in single or combined use, they are able to indirectly provide information about material geometry, density, mechanical properties, decay extent, presence of heterogeneities and knots, moisture. One of their main common advantages is the capacity to produce distribution plots from the measured parameter values, thus easing data interpretation and supplying info about investigated areas rather than punctual information. Those are among the benefits of image diagnostics.
Even though positive examples of NDT applications are reported for timber structural elements, often the question arises if these results are only of qualitative nature or if estimation of mechanical properties can be considered of quantitative or semi-quantitative value. Starting from the signal velocity map obtained from sonic tomography investigation across a decayed transversal section from a historic timber beam, this contribution presents the outcome of autopsy of the beam followed by mechanical characterization of local properties of the material. The cutting of a beam slice in correspondence of the tomography tested section enabled visual correspondence of the degraded areas. Further cutting of the slice permitted to undergo small specimens to compression test in grain direction and to establish a relation between the outcome of NDT and destructive tests, point by point, with interesting consequences for the utility of use of NDT and for the preservation of historic timber.
Techniki pozwalające na prowadzenie badań metodami nieniszczącymi (NDT) są rozwijane i udoskonalane na przestrzeni ostatnich lat. Umożliwiają one prowadzenie in situ nieinwazyjnej diagnostyki istniejących zabytkowych elementów drewnianych w konstrukcjach. Metody te, a wśród nich metoda pomiaru oporu wiercenia, pomiary sztywności powierzchniowej, metoda transmisji i tomografii dźwiękowej, ultradźwięków, emisji akustycznej, radaru GPR, badań termograficznych IR, wykorzystują różne rodzaje fal: mechaniczne, akustyczne, sygnał elektromagnetyczny. Dlatego, przy zastosowaniu indywidualnym lub łącznie, mogą pośrednio dostarczyć informacji na temat materiału – tzn. jego geometrii, gęstości, właściwości mechanicznych, stopnia rozkładu i korozji drewna, niejednorodnej struktury i obecności sęków, zawilgocenia. Jedną ze wspólnych tym metodom zalet jest możliwość generowania wykresów obrazujących rozkład wartości parametrów otrzymanych w testach, co ułatwia interpretację danych i dostarcza informacji o badanym obszarze, a nie tylko informacje punktowe. Są to zalety diagnostyki obrazowej.
Pomimo faktu, że raportowane są pozytywne przykłady zastosowania NDT do badań konstrukcyjnych elementów drewnianych, często pojawia się pytanie, czy te wyniki mają tylko charakter jakościowy, czy też szacunki dotyczące właściwości mechanicznych mogą być traktowane jako wartościowe z punktu widzenia analizy ilościowej lub półilościowej. Poczynając od mapy prędkości rozchodzenia się sygnału, obrazującej badanie tomografem dźwiękowym przekroju poprzecznego skorodowanego fragmentu zabytkowej belki drewnianej, artykuł prezentuje wyniki badań belki oraz charakterystykę punktowych mechanicznych właściwości materiału. Odcięcie segmentu belki odpowiadającego odcinkowi zbadanemu za pomocą tomografu umożliwiło wizualną weryfikację skorodowanych obszarów. Umożliwiło to również poddanie próbek z odciętego fragmentu próbie ściskania w kierunku równolegle do włókien i określenie zależności pomiędzy wynikami otrzymanymi metodą NDT oraz metodą niszczącą dla poszczególnych lokalizacji. Wnioski przekładają się na interesujące konsekwencje dla przydatności stosowania metod NDT oraz konserwacji zabytkowych elementów drewnianych.
