TEZĂ DE DOCTORAT - UTCB - Școala...

UNIVERSITATEA TEHNICĂ DE CONSTRUCȚII BUCUREŞTI

Facultatea de Inginerie a Instalaţiilor

Titulara prezentei teze de doctorat a beneficiat pe întreaga perioadă a

studiilor universitare de doctorat de bursă atribuită prin proiectul strategic

„Burse oferite doctoranzilor în Ingineria Mediului Construit”, beneficiar

UTCB, cod POSDRU/107/1.5/S/76896, proiect derulat în cadrul Programului

Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane, finanţat din Fondurile

Structurale Europene, din Bugetul Naţional şi cofinanţat de către Universitatea

Tehnică de Construcții București.

TEZĂ DE DOCTORAT

Rezumat

Contribuţii la studiul comportării clădirilor de

patrimoniu prin termografiere în infraroşu si

stabilirea unor măsuri de mentenanţă

Doctorand

Ing. Georgiana MATACHE

Conducător de doctorat

Prof. univ. dr. ing. Lidia NICULIŢĂ

BUCUREŞTI

2013

Contribuţii la studiul comportării clădirilor de patrimoniu prin termografiere în infraroşu si stabilirea unor

măsuri de mentenanţa

2


CUPRINS

Introducere ................................................................................................................................ 3

Partea I. Studiu documentar privind utilizarea tehnicii de termografiere în infraroşu în

vederea evaluării stării clădirilor de patrimoniu ................................................................... 3

Capitolul 1. Studiu documentar şi analiză teoretică privind aspectele specifice clădirilor de

patrimoniu ................................................................................................................................... 3

Capitolul 2. Studiu documentar şi analiză teoretica privind conservarea clădirilor de

patrimoniu din România ............................................................................................................. 3

Capitolul 3. Studiu documentar şi analiza teoretică privind investigarea clădirilor prin

termografie în infraroşu .............................................................................................................. 4

Capitolul 4. Concluzii ale studiului documentar şi stabilirea planului de cercetare ................... 4

Partea a II – a. Cercetări experimentale privind evaluarea şi monitorizarea defectelor şi

stării clădirilor de patrimoniu prin utilizarea termografiei în infraroşu ............................ 4

Capitolul 5. Cercetări experimentale privind evidenţierea defectelor şi aprecierea stării

clădirilor de patrimoniu prin utilizarea termografiei în infraroşu ............................................... 4

Capitolul 6. Analiza teoretică şi experimentală a factorilor care influenţează precizia şi

acurateţea măsurărilor prin termografie în infraroşu ................................................................ 10

Capitolul 7. Analiza problematicii mentenanţei predictive a clădirilor de patrimoniu şi

elaborarea de elemente specifice în scopul conservării acestora .............................................. 10

Capitolul 8. Elaborarea unui sistem de management al calităţii destinat mentenanţei şi

siguranţei clădirilor de patrimoniu ........................................................................................... 12

PARTEA a III – a. Concluzii generale, contribuţii proprii şi valorificarea rezultatelor

cercetărilor efectuate .............................................................................................................. 13

Capitolul 9. Concluzii generale ................................................................................................ 13

Capitolul 10. Contribuţii proprii şi valorificarea rezultatelor obţinute în urma cercetărilor

efectuate .................................................................................................................................... 15

Capitolul 11. Lista lucrărilor elaborate, publicate sau comunicate în urma cercetărilor efectuate

în cadrul stagiului de doctorat .................................................................................................. 15

Bibliografie selectiva............................................................................................................... 16



3


Introducere

Clădirile istorice reprezintă una dintre cele mai importante părţi ale patrimoniului cultural

prin intermediul cărora se oglindeşte istoria omenirii, întrucât, ele reflectă tehnologia specifică de

execuţie, arhitectura şi valorile spirituale aferente perioadelor istorice. Conservarea clădirilor de

patrimoniu reprezintă o adevarată provocare tehnică iar problematica protejării lor împotriva

degradărilor provocate de mediul înconjurător reprezintă un subiect complex şi de real interes. De

multe ori însă, monitorizarea clădirilor de patrimoniu se limitează, în general, la achiziţionarea

parametrilor climatici şi a nivelurilor de poluare a aerului pentru utilizarea lor în programele statistice

de predicţie a avariilor.

Problematica evaluării defectelor şi stării clădirilor de patrimoniu în scopul conceperii de

măsuri privind mentenanţa, restaurarea şi conservarea acestora este de mare actualitate iar rezolvarea

acestei problematici presupune cercetări sistematice şi susţinute, antrenarea unui număr mare de

specialişti, eforturi financiare, aplicarea corectă şi specializata a unor sisteme de management

operaţional care să asigure în final conservarea cât mai îndelungată a clădirilor istorice, de

patrimoniu.

Astfel, obiectivul specific al prezentei teze de doctorat constă in evidenţierea unor posibilităţi

practice de evaluare a stării şi defectelor acestor tipuri de clădiri şi in final conceperea şi elaborarea

unui sistem specializat de management al calităţii destinat mentenanţei şi siguranţei clădirilor de

patrimoniu.

Partea I. Studiu documentar privind utilizarea tehnicii de termografiere în

infraroşu în vederea evaluării stării clădirilor de patrimoniu

Capitolul 1. Studiu documentar şi analiză teoretică privind aspectele specifice clădirilor

de patrimoniu

În contextul analizei clădirilor de patrimoniu, un element important îl constituie aspectele

specifice acestor tipuri de structuri şi anume: particularităţile tehnice, caracterul de sursă istorică şi

mijloacele de utilizare a clădirii.

Cunoaşterea particularităţilor materialelor şi tehnicilor tradiţionale de construcţie devine

punctul de plecare al unei abordări ştiinţifice sistematice şi orientate către procesul de „recuperare” al

substanţei istorice şi înţelegere a fenomenului de degradare specifică. Fenomenologia degradării

materialelor de construcţie este amplă şi complexă. Înainte de a întreprinde orice acţiune pentru a

preveni sau a remedia degradarea, trebuie să înţelegem fenomenul care provoacă respectiva

deteriorare. Cauzele generale ale degradării clădirilor de patrimoniu pot fi grupate astfel: cauze

climatice, atacul sărurilor, cauze de degradare biologice şi patologice, cutremure de pămant.

În cadrul acestui capitol s-a descris fenomenologia degradării materialelor de construcţii şi s-

au analizat caracteristicile materialelor şi a tehnicilor tradiţionale de construcţie.

Capitolul 2. Studiu documentar şi analiză teoretica privind conservarea clădirilor de

patrimoniu din România

Conceptul de conservare al clădirilor istorice poate fi definit ca acţiunea de protejare

împotriva schimbărilor nedorite și evitarea degradării cu ajutorul unui program de mentenanţă facil.

Activitățile de conservare ale clădirilor istorice necesită un studiu sistematic, meticulos, pentru a

obţine rezultate adecvate. Acţiunile întreprinse pentru conservarea clădirilor de patrimoniu ar trebui



4


să ia în considerare următoarele obiective şi principii: urmărirea în timp, mentenanţă, reabilitare,

consolidare, punerea în siguranţă a vieţii sociale, economice şi culturale a comunităţii.

Urmărirea comportării în timp a clădirilor de patrimoniu, putem spune ca este o încercare de

tip special, generată de necesitatea asigurării siguranţei în exploatare și completată de scopuri

ştiintifice, de cercetare, în vederea elucidării unor aspecte legate de comportarea materialelor de

construţie, a sistemelor constructive, influenţa unor defecţiuni constatate.

În cadrul acestui capitol s-au analizat aspectele conservării clădirilor de patrimoniu din

România şi necesitatea investigării şi monitorizării acestora in scopul protejării lor împotriva

degradărilor provocate de mediul înconjurator.

Capitolul 3. Studiu documentar şi analiza teoretică privind investigarea clădirilor prin

termografie în infraroşu

Termografia în infraroşu este o metoda de investigare nedistructivă utilizată pentru

asigurarea serviciilor de mentenanţă preventivă sau mentenanţă predictivă și permite obţinerea, cu

ajutorului unui echipament sau a unui aparat corespunzător, imaginii termice a unei scene termice

observată într-un domeniu spectral de infraroşu.

In acest capitol s-a facut o descriere a metodei de investigare prin termografie in infraroșu

prin evidențierea următoarelor noțiuni teoretice:

- evoluția metodei de investigare prin termografie in infrarosu;

- concepte de baza ale tehnicii de masurare prin termografiei in infraroşu;

- tehnica masurării radiației infrarosii;

- instrumentatia de masurare si caracteristicile acesteia.

Capitolul 4. Concluzii ale studiului documentar şi stabilirea planului de cercetare

Studiul documentar şi investigaţiile teoretice efectuate în prima parte a tezei de doctorat au

avut rolul de a contura nivelul actual al cunoaşterii şi de a evidenţia stadiul lucrărilor întreprinse în

România în domeniul conservării şi restaurării clădirilor de patrimoniu.

Analiza documentară a urmărit înţelegerea problematicii clădirilor de patrimoniu cât şi

aprofundarea cunoştinţelor în domeniul transferului de căldură şi a fenomenelor care stau la baza

măsurărilor prin termografie în infraroşu.

Partea a II – a. Cercetări experimentale privind evaluarea şi monitorizarea

defectelor şi stării clădirilor de patrimoniu prin utilizarea termografiei în

infraroşu

Capitolul 5. Cercetări experimentale privind evidenţierea defectelor şi aprecierea stării

clădirilor de patrimoniu prin utilizarea termografiei în infraroşu

Cercetările experimentale au fost efectuate pe o clădire istorică aflată pe lista oficială a

monumentelor istorice fiind considerată reprezentativă şi anume Biserica cu Sfinţi din Bucureşti, cu o

vechime de aproape 300 de ani (a fost ridicată în anul 1728).

Principalele obiective ale cercetărilor experimentale au fost:

- evidenţierea câmpurilor de temperaturi ale suprafeţelor exterioare ale clădirii de

patrimoniu studiate;

- măsurarea şi monitorizarea condiţiilor termice şi higrometrice din incinta măsurată;



5


- interpretarea complexă şi coerentă a hărţilor de temperaturi şi stabilirea legăturii

dintre diferitele zone de temperatură şi defectele evidenţiate ţinând seama de

specificitaţile materialelor şi echipamentelor;

- dezvoltarea de proceduri de măsurare şi interpretare a rezultatelor măsurărilor;

- conceperea şi stabilirea elementelor specifice de mentenanţă predictivă în vederea

conservării clădirilor de patrimoniu atât din punct de vedere al rezistenţei dar şi al

arhitecturii;

- stabilirea unui nou sistem de management privind realizarea mentenanţei predictive a

clădirilor de patrimoniu arhitectural.

Cercetările experimentale realizate au vizat atât suprafeţele exterioare ale pereţilor şi a altor

elemente constructive ale clădirii bisericii cât şi suprafetele interioare ale acesteia.

Schema logică a etapelor succesive parcurse în cadrul experimentărilor efectuate este

prezentată in figura 5.1. de mai jos.

Etapa de documentare

Etapa de măsurări

Etapa de interpretare

Pro

cesu

l d

e in

ves

tig

are

pri

n

term

og

rafi

e în

in

frar

osu

Documentare cu privire la

istoricul clădirii

Determinarea tipologiei şi

a geometriei structurii

Stabilirea strategiei de

măsurare

Stabilirea echipamentelor

utilizate în măsurări

Preluarea imaginilor

termice

Realizarea de măsurări

conexe

Descărcarea imaginilor în

calculator

Generarea automată a

raportului cu Software-ul

ThermaCam Reporter

Analiza şi prelucrarea

fiecărei termograme din

Raport

Identificarea zonelor cu

“anomalii termice”

Înto

cmir

ea c

on

clu

ziil

or

Figura 5.1. Schema etapelor succesive parcurse în cadrul experimentărilor efectuate



6


Neregularităţile proprietăţilor termice ale structurii se traduc în termograme în variaţii ale

temperaturii pe suprafeţele vizate, vizualizate prin culori diferite, corespunzătoare anumitor

temperaturi. Scara de culori ataşată fiecărei termograme corespunde unor temperaturi ale căror valori

sunt precizate alăturat. Zonele de culori mai “închise” (albastru, violet) corespund unor temperaturi

mai mici pe suprafeţe, iar cele de culori deschise unor temperaturi mai ridicate.

Pe termogramele efectuate, cu ajutorul unor programe de calcul speciale, prin mişcarea

cursorului pe termogramă, pot fi determinate şi examinate temperaturile înregistrate în fiecare punct

al suprafeţei. Astfel, o imagine în infraroşu conţine în fiecare pixel informaţii de energie iar software-

ul sistemului de măsura utilizat în cercetările experimentale efectuate permite calcularea temperaturii

reale schimbând toţi parametrii de câmp (Tamb, Tref, viteza vântului, umiditatea, distanţa).

În figura 5.2. este prezentată o schiţă cu amplasarea şi notarea staţiilor de vizare, a pereţilor

clădirii supuşi măsurărilor în infraroşu şi precizarea punctului cardinal nord. Din figură rezultă că au

fost stabilite şi au fost utilizate nouă locaţii de vizare pentru măsurarea câmpurilor de temperaturi ale

suprafeţelor exterioare ale celor douăzeci de pereţi amplasaţi pe tot conturul celor patru puncte

cardinale.

Figura 5.2. Schema planimetrică, notarea pereţilor şi poziţionarea staţiilor de viză

Pentru exemplificare, se prezintă in cele ce urmează termograma aferentă unei suprafeţe

vizate exterioare si respectiv a unei suprafeţe interioare.

În figura 5.3. este redată imaginea termografică în infraroşu a suprafeţei exterioare a unui

perete din latura de Sud – Est a clădirii, notat cu PR în schema planimetrică. Se observă că, în urma

prelucrării datelor măsurării şi prelucrării prin programul specializat camerei de termoviziune

utilizate, a rezultat harta termografică, și anume, câmpul de temperaturi ale suprafeţei peretelui

ilustrat prin culorile şi intensităţile acestora corespunzătoare cuantificărilor din scala de valori ale

temperaturilor, exprimate în °C. Pe suprafaţa peretelui, cu orientare generală de jos în sus,

temperatura variază de la valoarea minimă de 28,6 °C până la valoarea de 46,9 °C.

Această termogramă, aferentă peretelui de Sud-Est al Pronaosului (figura 5.3.) evidenţiază, în

primul rând, o suprafaţă neuniformă care se datorează reparaţiilor la care a fost supusă biserica de-a

lungul timpului. Este un fapt cunoscut că învelişurile străvechi erau realizate din tencuială de var iar



7


cele noi conţin în reţetă ciment. Suprafaţa finisajului vizualizat pe termogramă arată aproape

întotdeauna culori diferite şi porozităţi diferite. Schimbarea culorii suprafeţei se datorează fie

schimbărilor de mediu fie poluării. Cu toate acestea, scăderea bruscă de temperatură la partea de jos a

peretelui ridică un semnal de alarmă. Aspectul difuz din această zonă şi temperatura mai scăzută

indică prezenţa umidităţii ridicate în pereţii din zidărie. Umiditatea din pereți poate fi cauzată de 3

factori: ascensiunea capilară a apei din sol, sistemul de colectare a apelor pluviale care se opreşte

deasupra soclului precum şi condensul vaporilor din aer. Ipoteza prezenţei umidităţii în pereţi este

confirmată şi de măsurările de umiditate de la interiorul bisericii.

Variaţia temperaturii suprafeţei exterioare a peretelui PR, de-a lungul liniei Li1, figurată în

imaginea din figura 5.3, este prezentată în graficul din figura 5.5. Din acest grafic se observă o

discontinuitate a curbei de variaţie a temperaturii ceea ce indică şi un posibil defect în structura

peretelui în zona respectivă a discontinuităţii. În figura 5.4. este redată imaginea peretelui PR obţinută

în spectrul vizibil prin fotografiere. Condiţiile de experimentare sunt redate sintetic în Tabelul 5.1.

Figura 5.3. Câmpul de temperaturi măsurate

prin termografie în infraroşu pentru suprafaţa

exterioară a peretelui PR de pe latura de S - E

a clădirii bisericii

Figura 5.4. Imagine în vizibil (prin

fotografiere) a peretelui PR de pe latura de

S - E a clădirii bisericii (vezi figura 5.3.)

Figura 5.5. Variaţia temperaturii suprafeţei

exterioare a peretelui PR de-a lungul liniei Li1

(vezi figura 5.3)

Figura 5.6. Ponderile procentuale ale

valorilor temperaturii suprafeţei exterioare

a peretelui PR în zona Ar1 (vezi figura 5.3)



8


Tabelul 5.1. Condiţiile de măsurare în cazul peretelui PR al bisericii

Localizare S4

Emisivitate 0.95

Distanţa (m) 8

Temperatura reflectată (°C) 24

Temperatura atmosferică (°C) 22

Umiditatea (%) 65

Temperatura maximă a ariei Ar1 (°C) 40.7

Temperatura minimă a ariei Ar1 (°C) 29.5

În termograma din figura 5.7. a fost pusă în evidenţă existenţa unor crăpături în două zone ale

suprafeţei peretelui semnalate în figură prin cele două cercuri, de culoare verde, Ar1 respectiv Ar2.

Cele două crăpături sunt situate imediat sub fereastra aferentă peretelui F de pe latura de Nord a

clădirii bisericii. Analizând după mecanismul de avariere al bisericilor, aşa cum este descris în cartea

Monografie de Alexandru Cişmigiu, putem afirma că fisurile apărute sub golul de fereastră se

datorează fenomenelor mecanice completate de agresiunile datorate microclimatului interior sau

exterior cu acţiune de lungă durată şi care produc concentrări de eforturi pe colţurile golurilor.

Legislaţia actuală din domeniul proiectării, prevede dispunerea de elemente din beton armat

(buiandrugi) pentru a prelua concentrările de eforturi. Pe imaginea în vizibil a suprafeţei interioare a

peretelui F, prezentată în figura 5.8. s-a evidenţiat, prin încercuirea cu linie roşie, zona în care apar

fisurile de sub fereastră, vizualizate pe termogramă, in urma prelucrării acesteia.

În figura 5.9. este prezentată variaţia temperaturii suprafeţei peretelui de-a lungul unei linii

vertical iar condiţiile de experimentare sunt redate sintetic în tabelul 5.2.

Figura 5.7. Harta termografică a suprafeţei

interioare a peretelui F de pe latura Nord a

clădirii bisericii

Figura 5.8. Imaginea în vizibil a suprafeţei

interioare a peretelui F de pe latura Nord a

clădirii bisericii

Figura 5.9. Variaţia temperaturii suprafeţei interioare a peretelui F de pe latura Nord a clădirii

bisericii, de-a lungul liniei Li1



9


Tabelul 5.2. Condiţiile de măsurare în cazul peretelui F al bisericii

Localizare S8, interior

Emisivitate 0.95

Distanţa (m) 5

Temperatura reflectată (°C) 24

Temperatura atmosferică (°C) 22

Umiditatea (%) 79

Temperatura maximă a ariei Ar1 (°C) 23.5

Temperatura minimă a ariei Ar1 (°C) 21.8

Pentru a putea analiza şi interpreta cât mai corect rezultatele măsurărilor termografice privind

parametrii aerului interior, au fost efectuate şi măsurări de temperaturi şi umidităţi relative ale aerului

exterior în condiţii standardizate care să asigure relevanţă valorilor obţinute (lipsa insolării, lipsa

curenţilor de aer, evitarea radiaţiilor unor suprafeţe calde din apropierea elementului sensibil al

aparatului de măsură ş.a.).

Câmpul de temperaturi al aerului interior la nivelul pardoselii precum si câmpul de umidităţi relative

al aerului interior clădirii bisericii, măsurate la nivelul pardoselii sunt prezentate în graficele din

figurile 5.10. şi respectiv 5.11. de mai jos:

E S

N V

1

2

3

4

5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

19.5

20

20.5

21

21.5

22

19.5

20

20.5

21

21.5

22

1

2

3

4

5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

19.5

20

20.5

21

21.5

22

19.5

20

20.5

21

21.5

22

1

2

3

4

5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

19.5

20

20.5

21

21.5

22

19.5

20

20.5

21

21.5

22

Figura 5.10. Câmpul de temperaturi al aerului

interior clădirii bisericii, măsurate la nivelul

pardoselii

E S

N V

1

2

3

4

5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

72

74

76

78

80

82

84

86

72

74

76

78

80

82

84

86

1

2

3

4

5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

72

74

76

78

80

82

84

86

72

74

76

78

80

82

84

86

Figura 5.11. Câmpul de umidităţi relative al

aerului interior clădirii bisericii, măsurate la

nivelul pardoselii

Din analiza determinărilor de temperatură şi umiditate relativă a aerului interior rezultă

următoarele:

- valorile umidităţii relative a aerului interior sunt mai ridicate, fapt confirmat şi de constatările

directe privind aspectul suprafeţelor interioare şi senzaţia de disconfort;

- din corelarea graficelor de temperatură şi umiditate relativă a aerului interior se constată, în

general, că la valori ridicate de umiditate sunt asociate valori mici de temperatură;

- valorile ridicate ale umidităţii măsurate în interiorul bisericii, identifică acest parametru ca fiind

principalul factor de risc pentru degradarea monumentului analizat.

Deşi în multe domenii este suficientă analiza calitativă a imaginii termografice în cazul

nostru, aşa cum rezultă din lucrarea de faţă, este important să se cunoască valorile de temperatură în

diferite părţi (elemente) precise ale construcţiei. Este necesar un proces de prelucrare a imaginilor,



10


astfel încât termografia să devină compatibilă cu imaginea vizibilă, realizând legătura între

dimensiunea fizică (geometrică) a obiectului şi informaţia termică.

Analiza imaginilor prezentului studiu experimental au condus la idea că prin prelucrarea

imaginilor preluate cu camera de termoviziune apar detalii invizibile, la început, pe imaginile iniţiale.

Studiul şi interpretarea imaginilor trebuie însă făcut la faţa locului împreună cu arhitectul şi

constructorul pentru care anumite detalii au relevanţă specială.

Principalele defecte puse în evidenţă prin termografie în infraroşu in urma cercetărilor

experimentale efectuate sunt menţionate in continuare:

- prezenţa umidităţii în exces în unii pereţi sau în unele elemente de construcţie ale

clădirii bisericii;

- zone în care s-au evindenţiat reparaţii locale realizate deficitar, cu utilizarea altor

materiale de construcţie decât cele originale sau aproapiate acestora;

- zone în care există goluri în pereţi, putând avea diverse cauze şi care aduc deficienţe

în comportarea la transferurile de căldură şi de umiditate a pereţilor;

- zone cu fisuri sau crăpături, mai mult sau mai puţin severe, generate de mişcări

seismice, produse de-a lungul timpului;

- exfolieri ale frescelor din interiorul bisericii;

- dezlipiri sau pierderi ale aderenţei straturilor de finisare datorate ciclurilor de

cristalizare – solubilizare ale sărurilor solubile în zonele respective;

- prezenţa posibilă a unor corpuri straine (lemn sau metal) în unele zone în care nu ar

trebui să existe discontinuităţi în materialele de construcţie.

Capitolul 6. Analiza teoretică şi experimentală a factorilor care influenţează precizia şi

acurateţea măsurărilor prin termografie în infraroşu

În investigaţiile prin termografie în infraroşu există mai mulţi factori care afectează si

perturbă măsurările de temperatură. Pentru a măsura cu precizie cu ajutorul unei camere de

termoviziune, este foarte important ca operatorul să fie conştient de faptul ca temperatura obiectului

nu este măsurată direct, ci indirect, prin radiaţia incidentă infraroşie, captată de un detector.

In acest capitol au fost evidenţiaţi cei mai importanţi factori de care trebuie ţinut cont în

măsurările termografice după cum urmează: măsura în care atmosfera și emisivitatea afectează

evaluarea, ce algoritmi utilizează camera de termoviziune pentru a compensa radiația care nu provine

de la obiect, ce caracteristici sunt necesare pentru ca instrumentul de măsurat să aibă un echilibru

între temperatura ambientală şi timp şi comportarea tuturor factorilor în funcţie de lungimea de bandă

sub care operează camera.

Capitolul 7. Analiza problematicii mentenanţei predictive a clădirilor de patrimoniu şi

elaborarea de elemente specifice în scopul conservării acestora

Activitatea de mentenanţă pentru clădirile de patrimoniu are drept scop prevenirea procesului

de degradare, adică acţionarea anticipată pentru eliminarea unui eveniment posibil si probabil.

În cazul clădirilor de patrimoniu se impune adaptarea tipului de mentenanţă predictivă în

scopul prelungirii duratei de viaţă a materialelor de construcţie, a componentelor şi elementelor de

construcţie şi a ansamblului clădirii. Acest tip de mentenanţă asigură cea mai bună conservabilitate

clădirilor de importanţă istorică. Astfel, se propune in figura 7.1., o schema de investigare şi

monitorizare a clădirilor de patrimoniu,



11


structurată în 3 etape, orientate spre studiul caracteristicilor intrinseci ale clădirii, urmărindu-se

următoarele procese: inspecţia viziuală, analiza dinamică şi implementarea unui program de

monitorizare.

Inspecții vizuale

Analiza dinamică

Măsurări

Inves

tigar

ea ş

i m

onit

ori

zare

a cl

ădir

ii

Determinare tipologie

structură

Determinare geometrie

structură

Evaluare grad de degradare

Identificare fenomene

progresive

Elaborarea modelului de

calcul

Definirea caracteristicilor de

material

Stabilirea dimensiunii

discretizării

Definirea nodurilor /

legăturilor

Definirea condițiilor de

capăt

Definirea cazurilor de

încărcare

Definirea caracteristicilor

dinamice

Realizarea simulării statice

şi dinamice a structurii

De scurtă durată

De lungă durată

Temperatura

Umiditatea şi distribuția

ei

Intensitatea şi direcția

vântului

Înclinația clădirii

Monitorizarea crăpăturilor

(distribuție şi geometrie)

Determinarea gradului de

degradare al materialelor de

construcție

Determinarea frecvenței

naturale a construcției

Determinarea vibrației

construcției

Proprietățile fizice,

mecanice şi chimice ale

materialelor de

construcție

Determinarea rezistenței pe

trei probe

Monitorizarea

deplasărilor

Figura 7.1. Schema de investigare şi monitorizare a clădirilor de patrimoniu



12


Capitolul 8. Elaborarea unui sistem de management al calităţii destinat mentenanţei şi

siguranţei clădirilor de patrimoniu

Cercetările experimentale efectuate şi prezentate anterior, cu utilizarea tehnicilor de

termografiere în infraroşu, în scopul identificării defectelor şi a evaluării stării clădirilor de

patrimoniu au pus în evidenţă, printre altele şi caracterul specific şi complex al deficienţelor şi

degradărilor unei clădiri istorice şi prin consecinţă al lucrărilor necesare pentru remedierea defectelor

şi restaurarea şi conservarea clădirii respective.

Plecând de la această constatare precum şi de la cerinţele speciale impuse mentenanţei şi

refacerii unei construcţii monument (conservarea valorilor arhitecturale, istorice şi culturale înglobate

în clădirea istorică respectivă, menajarea pe cât posibil şi păstrarea materialelor de construcţie ale

clădirii, asigurarea caracteristicilor necesare de rezistenţă şi de siguranţă ale construcţiei, asigurarea

unei calităţi în concordanţă cu standardele actuale ş.a.) am constatat că ar fi oportună şi utilă

elaborarea unui nou sistem de management al calităţii cu valenţe deosebite care să răspundă cât mai

bine cerinţelor speciale care ar trebui impuse atât lucrărilor de construcţii pentru refacerea şi

restaurarea clădirilor de patrimoniu cât şi activităţii de mentenanţă a acestora.

Noul sistem de management al calității, propus, denumit Analiza Riscurilor și Punctele

Critice de Control în Mentenanţa Construcțiilor, abreviat prin ARPCCMC, este o metodă de abordare

sistematică preventivă pentru realizarea punerii în siguranță a construcțiilor de patrimoniu şi care

identifică pericolele și riscurile neacţionării în timp util, riscuri ce pot cauza degradări majore

stricăciuni sau distrugeri și, în consecință, pot genera pericole, daune, pagube oamenilor, altor

organisme sau mediului înconjurător și care stabilește măsurile corective necesare reducerii acestor

riscuri până la un nivel sigur acceptat.

Esența acestei abordări sistematice preventive este aceea că noul sistem de management al

calității în construcții ARPCCMC se referă la prevenirea sau reducerea riscurilor pericolelor

degradării clădirilor de patrimoniu și nu doar la controle de rutină sau monitorizări. Noul sistem oferă o serie de avantaje după cum urmează:

- este o metodă preventivă de autocontrol prin care se asigură siguranța clădirilor de

patrimoniu;

- poate fi definit ca o arhivă de informaţii a clădirii valabilă în orice moment;

- permite o urmărire îndeaproape a investigaţiilor precum şi a lucrărilor de remediere;

- elimină incidente de anvergură şi avarii grave;

- demonstrează conformarea cu legislația în vigoare din domeniul specific al

construcțiilor;

- impune cerinţe de disciplină şi rigurozitate care să garanteze siguranța construcţiei.

Prin identificarea punctelor critice de control se urmăreşte evidențierea, controlul și eliminarea

efectelor pericolelor importante pentru siguranța construcției corelat cu specificul și caracteristicile

acesteia. De asemenea se urmăreste trasabilitate clădirii de patrimoniu, astfel încât, pe baza

documentelor, procedurilor și înregistrărilor, să se poată cunoaște oricând date despre istoricul

clădirii, aşa cum au fost ele obţinute. Principiile sistemului de management al calităţii, ARPCCMC, sunt prezentate în figura 8.1.



13


ANALIZA RISCURILOR (AR)

PR

INC

IPIU

L S

IST

EM

UL

UI

AR

PC

CM

CIDENTIFICAREA PUNCTELOR CRITICE

DE CONTROL (PCC)

STABILIREA LIMITELOR CRITICE

PENTRU FIECARE PCC

STABILIREA SISTEMULUI DE

MONITORIZARE PENTRU FIECARE PCC

STABILIREA ACȚIUNILOR CORECTIVE

STABILIREA PROCEDURILOR DE

VERIFICARE A FUNCȚIONALITĂȚII

CORECTE A SISTEMULUI ARPCCMC

STABILIREA PROCEDURILOR DE

ÎNTOCMIRE, ÎNREGISTRARE ŞI

PĂSTRARE A DOCUMENTELOR

Fig. 8.1. Principiile Sistemului de management al calității ARPCCMC

PARTEA a III – a. Concluzii generale, contribuţii proprii şi valorificarea

rezultatelor cercetărilor efectuate

Capitolul 9. Concluzii generale

În urma studiilor documentare efectuate în prima parte a tezei de doctorat au rezultat o serie

de concluzii privind nivelul ştiinţific, tehnologic şi al realizărilor practice concrete în domeniul

măsurărilor prin termografie în infraroşu şi aplicarea acestora în domeniul ingineriei civile, mai ales

la clădirile de patrimoniu.

Conform Planului de Cercetare stabilit, în partea a doua a lucrării de doctorat s-au abordat şi

au fost efectuate cercetări experimentale privind măsurările prin termografie în infraroşu pentru

clădiri de patrimoniu fără sursă internă de căldură care au cuprins patru mari categorii de cercetări

experimentale şi analize teoretice şi anume: cercetări experimentale privind evidenţierea defectelor şi

aprecierea stării clădirilor de patrimoniu prin utilizarea termografiei în infraroşu, analiza teoretică şi

experimentală a factorilor care influenţează precizia şi acurateţea rezultatelor măsurărilor efectuate

prin termografie în infraroşu, analiza problematicii mentenanţei predictive a clădirilor de patrimoniu

şi elaborarea de elemente specifice în scopul conservării acestora şi respectiv elaboararea unui nou

sistem de management al calităţii destinat mentenanţei şi lucrărilor de restaurare şi conservare a

clădirilor de patrimoniu. Principalele concluzii ale cercetărilor experimentare sunt prezentate in mod

sintetic in continuare:



14


Concluzii ale cercetărilor experimentale efectuate privind evidenţierea defectelor şi aprecierea

stării clădirilor de patrimoniu prin utilizarea termografiei în infraroşu

- măsurările, scanările termice şi înregistrarea câmpurilor de temperaturi ale suprafeţelor exterioare şi

interioare ale pereţilor şi ale altor elemente de construcţie ale clădirii Biserica cu Sfinţi din

Bucureşti, au evidenţiat faptul că se pot obţine informaţii utile şi relevante despre starea şi defectele

unei clădiri de patrimoniu prin utilizarea termografiei în infraroşu şi fără a utiliza surse de căldură

radiantă în interiorul spaţiilor din spatele pereţilor exteriori investigaţi.

Concluzii ale cercetărilor experimentale efectuate pentru determinarea câmpurilor de

temperaturi şi umidităţi relative ale aerului interior din clădirea Bisericii cu Sfinţi din Bucureşti

- din analiza graficelor cu câmpurile de temperaturi şi de umidităţi relative ale aerului se poate

constata că valorile mai mari de umiditate se corelează cu valorile mai mici de temperatură ale

aerului. Astfel, se evidenţieaza că, umiditatea excesivă din pereţii construcţiei şi implicit din aerul

din interiorul bisericii reprezintă unul dintre factori de risc cu efecte în degradarea şi scăderea

siguranţei clădirii Bisericii cu Sfinţi investigate.

Concluzii ale analizei teoretice şi experimentale a factorilor care influenţează precizia şi

acurateţea rezultatelor măsurărilor prin termografie în infraroşu

- în investigaţiile prin termografie în infraroşu există mai mulți factori care afectează şi perturbă

măsurările de temperatură dupa cum urmează: măsura în care atmosfera și emisivitatea afectează

evaluarea temperaturii, ce algoritmi utilizează camera de termoviziune pentru a compensa radiația

care nu provine de la obiect, caracteristicile instrumentului de măsurat pentru a avea un echilibru

între temperatura ambientală şi timp şi comportarea tuturor factorilor în funcţie de lungimea de

bandă sub care operează camera.

Concluzii ale analizei problematicii mentenanţei predictive a clădirilor de patrimoniu şi

elaborarea de elemente specifice în scopul conservării acestora:

- în elaborarea oricărui program de mentenanţă destinat clădirilor de patrimoniu este strict necesar să

se ţină seama de specificul şi particularităţile acestui tip de clădiri în raport cu celelalte deoarece ele

au o serie de elemente specifice. Astfel, este deosebit de utilă existenţa unui plan de mentenanţă

specific clădirilor de patrimoniu precum şi un sistem de monitorizare integrat acestuia, monitorizare

privită ca prima şi cea mai importantă componentă a planului de mentenanţă.

Concluzii privind noul sistem de management al calităţii elaborat pentru mentenanţa şi

siguranţa clădirilor de patrimoniu

- principalele avantaje ale implementării noului sistem de management al calităţii ARPCCMC sunt

următoarele:

este un sistem de management al calităţii specializat pentru mentenanţa şi siguranţa

clădirilor de patrimoniu;

impune cerinţele de disciplină şi de rigurozitate necesare asigurării calităţii şi siguranţei

construcţiei;

impune cerinţele de bune practici în activităţile de mentenanţă, restaurare, conservare şi

utilizare a clădirilor de patrimoniu;

este o metodă preventivă de autocontrol care asigură siguranţa clădirilor de patrimoniu;

generează o arhivă de informaţii a clădirii de patrimoniu.



15


Capitolul 10. Contribuţii proprii şi valorificarea rezultatelor obţinute în urma

cercetărilor efectuate

In continuare se prezintă succint principalele contribuţii proprii rezultate în urma elaborării

tezei de doctorat:

- Realizarea unui consistent studiu documentar, bazat pe informaţii de date recente din literatura

de specialitate şi din alte surse, pe o serie de rezultate actuale ale cercetărilor stiinţifice privind

complexa problematică a măsurărilor prin termografie în infraroşu aplicabilă clădirilor de

patrimoniu.

- Efectuarea de experimentări sistematice privind evidenţierea defectelor şi aprecierea stării

cladirii Bisericii cu Sfinţi din Bucureşti prin utilizarea termografiei în infraroşu, pe suprafeţele

exterioare şi interioare, prelucrarea şi interpretarea rezultatelor obţinute şi formularea de concluzii

şi recomandări.

- Efectuarea de experimentări sistematice pentru determinarea câmpurilor de temperaturi şi

umidităţi relative ale aerului interior clădirii Bisericii cu Sfinţi din Bucureşti, prelucrarea şi

interpretarea datelor obţinute şi formularea de concluzii.

- Realizarea unei analize teoretice şi experimentale a factorilor care influenţează precizia şi

acurateţea rezultatelor măsurărilor prin termografie în infraroşu şi formularea de recomandări

utile.

- Realizarea unei analize a problematicii mentenanţei predictive a clădirilor de patrimoniu şi

stabilirea unor elemente specifice în scopul conservării acestora.

- Elaboararea unui sistem nou de management al calităţii destinat mentenanţei şi siguranţei

clădirilor de patrimoniu.

Ca directii viitoare de cercetare pot fi mentionate următoarele:

- elaborarea unui program de calcul automat care sa verifice măsurarile realizate precum şi

stabilirea unui scenariu de abordare in modelarea prin calcul (definirea modelului fizic, definirea

modelului matematic, stabilirea discretizării);

- elaborarea unor acţiuni specifice pentru creşterea gradului de încredere în rezultatele

măsurărilor prin termoviziune;

- adoptarea unor anumite standarde privind calificarea personalului;

- dezvoltarea unor proceduri de preluare a datelor şi de raportare, adecvate fiecărui tip de

construcţie inspectată;

- elaborarea unor termograme-standard de referinţă pentru clădirile inspectate prin demararea de

acţiuni specifice in scopul monitorizării mai multor clădiri de patrimoniu din Municipiul

Bucuresti cat si din ţară;

- elaborarea procedurilor operaţionale, incluzând: stabilirea procedurilor de control, definirea

condiţiilor de control, stabilirea listei cu principalele elemente/zone de inspectat; stabilirea

frecvenţei controalelor.

Capitolul 11. Lista lucrărilor elaborate, publicate sau comunicate în urma cercetărilor

efectuate în cadrul stagiului de doctorat

Diseminarea rezultatelor experimentale obţinute în cadrul tezei de doctorat a fost realizată

atât în cadrul conferinţelor şi simpozioanelor din domeniu, cât si in publicaţii de specialitate din ţară.



16


Bibliografie selectiva

[1] Chapman A.J., - „Heat Transfer”, Macmillan, New York, 1984.

[2] Crişan, R. - „Zidăriile tradiţionale – Caracteristici şi procese de degradare specifice”, Ed.

I.A.I.M, Bucureşti, 1996.

[3] Dann, N and Cantell, T., – „Maintenance from philopsophy to practice”, Journal of Architectural

Conservation, Vol. 11 No. 1, 2005.

[4] Feilden, B. – „Conservation of historic building”, 3rd Edition, 2003.

[5] Feynman, R.P., - „Fizica Modernă”, volumele I-III, Ed.Tehnică, Bucureşti, 1969

[6] Friş S.E., şi Timoreva, A.V., - „Curs de Fizică generală”, Editura Tehnică, Bucureşti

[7] Ioniţă, L.D., - „Biserica cu Sfinţi”, B.O.R., Bucureşti, 1938.

[8] Levitt, J. – „Complete guide to preventive and predictive maintenance”, New York: Industrial

Press, Inc, 2003.

[9] Macchi G. - „Monitoring and diagnosis of monumental structures”, COMETT course. Pavia:

Monitoraggio e Indagini Non Distruttive di Strutture Monumentali, 1992.

[10] Machin G. and Chu B. – „High quality blackbody sources for infrared thermometry and

thermography between 40ºC and 1000ºC”, Imaging Science, Vol. 48, 2000.

[11] Machin G., Simpson R. and Broussely M. - „Calibration and validation of thermal imagers”,

Proceedings of Quantitative InfraRed Thermography, ed. B. Wiecek, Krakow, 2008.

[12] Madding R.P. – „Emissivity measurement and temperature correction accuracy

considerations”, Proceedings of the SPIE, Vol. 3700, 1999.

[13] Maldague, X.P.V, Moore, P. – „Nondestructive Testing Handbook- Infrared and Thermal

Testing”, 3rd Edition.

[14] Mihai, A., - „Termografia în infraroşu” -Editura Tehnică, Bucureşti 2005.

[15] Niculițã, L., Matache, G., - „Nou sistem de management al calităţii pentru siguranţa

construcţiilor, cu utilizarea analizei riscurilor şi a punctelor critice de control”, Calitatea Acces la

Succes, Vol. 14, Scientific Journal of Management Systems, Indexed in BDI: CNCSIS, categoria B+,

SCOPUS, EBSCO, PROQUEST and CABELL’S, 2013.

[16] Niculiţă M., Groll L., - „Consolidarea clădirilor de patrimoniu”, Ed. Societăţii Academice

’’Matei Teiu – Botez’’.

[17] Niculițã, L., - „Implementation of Integrated Management Systems (IMS)”, Quality - Access to

Success, 2012.

[18]***, Normativ privind comportarea în timp a construcţiilor, indicativ P100-1999.

[19]***, SR EN ISO 13187/2000 Performanţa termică a clădirilor. Detecţia calitativă a

neregularităţilor termice în anvelopa clădirilor. Metoda termografică.

[20]***, SR 13340 (1996) Examinări nedistructive. Termografie în infraroşu.

TEZĂ DE DOCTORAT - UTCB - Școala...

Documents

Transcript of TEZĂ DE DOCTORAT - UTCB - Școala...