Fizyka w badaniach nad dziedzictwem kultury

Podobne dokumenty
Zagrożenia drewna polichromowanego przez fluktuacje wilgotności względnej

Czy istnieją bezpieczne fluktuacje wilgotności względnej? Łukasz Bratasz, Bartosz Rachwał

Dopuszczalne fluktuacje temperatury i wilgotności powietrza w otoczeniu zabytkowego drewna pomiary i modelowanie numeryczne

HERIe - oprogramowanie do ilościowej oceny zagrożenia obiektów zabytkowych przez wahania parametrów klimatycznych. Arkadiusz Kupczak, Artur Działo

Nowoczesne metody śledzenia rozwoju mikrouszkodzeń

Ogrzewanie budowli zabytkowych komfort ludzi a ochrona konserwatorska

Szok mikroklimatyczny przy przenoszeniu obiektów drewnianych

EFEKTYWNOŚĆ ENERGETYCZNA MUZEÓW, BIBLIOTEK I ARCHIWÓW. - projekt Heriverde

ANALIZA MIKROUSZKODZEŃ W OBIEKTACH ZABYTKOWYCH PRZY UŻYCIU METOD OPTYCZNYCH I AKUSTYCZNYCH MICHAŁ ŁUKOMSKI

Muzeum w budynkach zabytkowych: wyzwania i możliwości. Janusz Czop Muzeum Narodowe w Krakowie

Strategie ochrony: międzynarodowe normy i zalecenia. Roman Kozłowski Polska Akademia Nauk, Kraków

Muzeum Narodowe w Gdańsku i Muzeum Narodowe w Krakowie. zapraszają na sympozjum otwarte

MIKROKLIMAT W OTOCZENIU TRYPTYKU HANSA MEMLINGA SĄD OSTATECZNY

Specjalistyczny moduł oprogramowania WUFI plus umożliwiający precyzyjne modelowanie mikroklimatu i zużycia energii

Środowisko w muzeach i obiektach zabytkowych. Kierunki standaryzacji przyjęte przez Europejski Komitet Normalizacyjny

Badania stanu zachowania tryptyku Hansa Memlinga Sąd Ostateczny

Politechnika Białostocka INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

Ochrona Zbiorów. Seria wydawnicza Narodowego Instytutu Muzealnictwa i Ochrony Zbiorów oraz Muzeum Narodowego w Krakowie

Spis treści Przedmowa

Spis treści. Przedmowa 11

Metodyka budowy modeli numerycznych kół pojazdów wolnobieżnych wykorzystywanych do analiz zmęczeniowych. Piotr Tarasiuk

STATYCZNA PRÓBA ROZCIĄGANIA

Budowa. drewna. Gatunki drewna. Wilgotność drewna w przekroju. Pozyskiwanie drewna budowlanego - sortyment tarcicy. Budowa drewna iglastego

Artykuł wyróżniony III nagrodą w konkursie popularyzatorskim Forum Akademickiego

Instytut Turystyki w Krakowie, Sp. z o. o.

Dofinansowano ze środków Ministra Kultury i Dziedzictwa Narodowego

FATIGUE LIFE OF ADHESION PLASTICS

Eksperymentalne określenie krzywej podatności. dla płaskiej próbki z karbem krawędziowym (SEC)

Badanie zmęczenia cieplnego żeliwa w Instytucie Odlewnictwa

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

Integralność konstrukcji


ĆWICZENIA LABORATORYJNE Z KONSTRUKCJI METALOWCH. Ć w i c z e n i e H. Interferometria plamkowa w zastosowaniu do pomiaru przemieszczeń

I. 1) NAZWA I ADRES: Muzeum Ziemi Kłodzkiej w Kłodzku, ul. Łukasiewicza 4, Kłodzko, woj.

Metoda cyfrowej korelacji obrazu w badaniach geosyntetyków i innych materiałów drogowych

Integralność konstrukcji

ĆWICZENIE 15 WYZNACZANIE (K IC )

Wpływ rozwoju elektromobilności w Polsce na zanieczyszczenie powietrza

ZMĘCZENIE MATERIAŁU POD KONTROLĄ

Głośniki do Dźwiękowych Systemów Ostrzegawczych. Parametry elektroakustyczne głośników pożarowych

Zmęczenie Materiałów pod Kontrolą

Płyty izolacyjne IZOROL-L

Płyty izolacyjne IZOROL-PP

Projekt badawczy Unii Europejskiej- Friendly Heating

Postanowienia ogólne

PRZEDMOWA WIADOMOŚCI WSTĘPNE ROZWÓJ MOSTÓW DREWNIANYCH W DZIEJACH LUDZKOŚCI 13

PRZYKŁADOWY PLAN REALIZACJI KSZTAŁCENIA ZAWODOWEGO PRZEDMIOTOWE KSZTAŁCENIE ZAWODOWE

POLITECHNIKA BIAŁOSTOCKA

Właściwości szkła Colorimo

Płyty izolacyjne IZOROL-L

Fizyczne właściwości materiałów rolniczych

Szczególne warunki pracy nawierzchni mostowych

Wydział Inżynierii Lądowej i Środowiska Katedra Inżynierii Drogowej

Podstawa opracowania:

WIĘCEJ Z MNIEJ EFEKTYWNOŚĆ MATERIAŁOWA ZASOBÓW EUROPEJSKICH

Zarządzanie hałasem tramwajowym

Politechnika Białostocka INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

Odporność na zmęczenie

SPITSBERGEN HORNSUND

Politechnika Białostocka INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

Obciążenia, warunki środowiskowe. Modele, pomiary. Tomasz Marcinkowski

3. Stypendium doktoranckie jest przyznawane niezależnie od otrzymywanych przez doktoranta: a) świadczeń ze środków funduszu pomocy materialnej dla

Politechnika Białostocka

Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych

ĆW. 11. TECHNOLOGIA I WŁAŚCIWOŚCI POLIMEROWYCH REZYSTORÓW

INSTYTUT TECHNOLOGII MECHANICZNYCH

Wydział Fizyki. Laboratorium Technik Jądrowych

Metrologia wymiarowa dużych odległości oraz dla potrzeb mikro- i nanotechnologii

Materiały dydaktyczne. Semestr IV. Laboratorium

BADANIA MIESZANEK MINERALNO-ASFALTOWYCH W NISKICH TEMPERATURACH

STRATEGIA OCHRONY TRYPTYKU HANSA MEMLINGA SĄD OSTATECZNY

Identyfikacja i lokalizacja procesu powstawania i rozwoju rys w betonie metodą AE

prof. dr hab. inż. Tomaszek Henryk Instytut Techniczny Wojsk Lotniczych, ul. Księcia Bolesława 6, Warszawa, tel.

Założenia Narodowego Programu Rozwoju Gospodarki Niskoemisyjnej oraz działania na rzecz zrównoważonej produkcji i konsumpcji

I SEMESTR NAZWA PRZEDMIOTU WYKŁAD ĆWI CZENIA

Zastosowanie nadmiernej ilości wody na podłodze drewnianej (częste mycie maszyną lub mopem, wycieki z dachu, itp.) spowodują poważne uszkodzenia.

Badanie dylatometryczne żeliwa w zakresie przemian fazowych zachodzących w stanie stałym

Badania elementów i zespołów maszyn laboratorium (MMM4035L)

Zagrożenia i koszty gospodarcze i społeczne wobec kosztotwórczej polityki klimatycznej UE

OCENA ROZWOJU USZKODZEŃ ZMĘCZENIOWYCH W STALACH EKSPLOATOWANYCH W ENERGETYCE.

Nazwa przedmiotu INSTRUMENTARIUM BADAWCZE W INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ Instrumentation of research in material engineering

Katedra Inżynierii Materiałów Budowlanych

GRUPA ROBOCZA ds.hałasu

Stosowane metody wykrywania nieszczelności w sieciach gazowych

BADANIA PÓL NAPRĘśEŃ W IMPLANTACH TYTANOWYCH METODAMI EBSD/SEM. Klaudia Radomska

WPŁYW WILGOTNOŚCI SORPCYJNEJ NA PRZEWODNOŚĆ CIEPLNĄ BETONÓW KOMÓRKOWYCH

NORMA ZAKŁADOWA. 2.2 Grubość szkła szlifowanego oraz jego wymiary

Innovationstransferprojekt ECVET Ma-Flo Efekty kształcenia Malarze. Unit 2 Ocena podłoŝa (podłoŝa mineralne, drewniane, metalowe)

MODYFIKACJA RÓWNANIA DO OPISU KRZYWYCH WÖHLERA

ANALIZA ODDZIAŁYWANIA NA KLIMAT AKUSTYCZNY

Andrzej Marynowicz. Konstrukcje budowlane Budownictwo drewniane

Teledetekcja w ochronie środowiska. Wykład 4

Badanie uporządkowania magnetycznego w ultracienkich warstwach kobaltu w pobliżu reorientacji spinowej.

szkło klejone laminowane szkło klejone z użyciem folii na całej powierzchni.

FLUORYMETR - MIERNIK STRESU OS30P+ Pomiar fluorescencji chlorofilu. Numer katalogowy: N/A OPIS SZYBKIE WYKRYWANIE STRESU U ROŚLIN

Nazwisko i imię: Zespół: Data: Ćwiczenie nr 11: Moduł Younga

Ocena wpływu rozwoju elektromobilności na stan jakości powietrza

Program dla sektora górnictwa węgla brunatnego w Polsce

INSTRUKCJA DO CWICZENIA NR 4

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

Transkrypt:

Fizyka w badaniach nad dziedzictwem kultury Łukasz Bratasz Instytut Katalizy i Fizykochemii Powierzchni im. Jerzego Habera PAN Muzeum Narodowe w Krakowie

Zasoby dziedzictwa kultury mają duże znaczenie społeczne i gospodarcze 90% badanych uznaje zasoby dziedzictwa za ważny element jakości miejsca zamieszkania, źródło dumy społeczności lokalnej dziedzictwo jest magnesem turystyki, Europa jest najbardziej odwiedzanym miejscem na świecie sektor turystyki wytwarza 5.5% PKB Unii Europejskiej, stwarzając 9 mln miejsc pracy

Dziedzictwo się liczy! 1 funt zainwestowany w ochronę zabytków w ciągu 10 lat generuje w lokalnej gospodarce 1.6 funta zabytkowe otoczenie sprzyja decyzji o lokalizacji firmy w tym samym stopniu co dobry dostęp drogowy

Badania nad ochroną dziedzictwa Od 1986 roku są priorytetowym obszarem w programach ramowych Unii Europejskiej W grudniu 2009 Rada ds. Konkurencyjności Unii Europejskiej przyjęła nową wspólną inicjatywę programową Dziedzictwo kulturowe a globalna zmiana: nowe wyzwanie dla Europy Krakowskie Konsorcjum im. Mariana Smoluchowskiego powołuje w ramach KNOW Centrum Badań nad Dziedzictwem Kultury HERIDITAS

Badania nad dziedzictwem w obszarze nauk ścisłych 1. Archeometria datowanie i ustalanie proweniencji obiektów 2. Badania technologiczne dzieł sztuki struktura materialna 3. Badania nad ochroną dziedzictwa przemiany, zapobieganie i udostępnianie

Obszar badań and dziedzictwem: Archeometria Rozpoznanie składu pierwiastkowego korpusu monet wczesnopiastowskich z kolekcji MNK

Obszar badań and dziedzictwem: Badania technologiczne Analiza warstwy malarskiej i zaglądnięcie pod warstwę ciemnego przemalowania oryginalnego tła Damy z gronostajem Leonarda da Vinci

Standardowy obraz radiograficzny jest zdominowany przez najgrubsze warstwy zawierające silnie absorbujące pigmenty, takie jak biel ołowiowa.

Radiografia różnicowa (krawędziowa) z wykorzystaniem wiązki o podwójnej energii umożliwiła wykrycie niebieskich pigmentów miedzi. Z ramienia AGH badania koordynowane przez Dr. hab. Dariusza Węgrzynka

Pomiary przygotowawcze na obrazie modelowym wykonanym w technice stosowanej przez Leonarda

Standardowy obraz radiograficzny Radiografia różnicowa

mapowanie rozkładu pierwiastków - metoda fluorescencji rentgenowskiej Radiografia różnicowa - pomiar 50-100 razy szybszy - znacznie wyższe bezpieczeństwo pomiaru

Niestety! Nie będziemy w BBC. Mapa rozkładu miedzi w warstwie tła Damy z gronostajem Leonarda

Badania nad ochroną dziedzictwa Wyznaczenie bezpiecznego zakresu wilgotności względnej dla wrażliwych obiektów zabytkowych

Obciążenia środowiskowe Naprężenia klimatyczne są równoważne naprężeniem generowanym przez siły zewnętrzne Mecklenburg, M.F., Tumosa, C.S., and Erhardt, D., Structural response of painted wood surfaces to changes in ambient relative humidity in Painted Wood: History and Conservation, The Getty Conservation Institute, 1998

Fizyczne metody monitorowania rozwoju uszkodzeń Szafa wrocławska, 1785, Muzeum Narodowe w Krakowie Fornirowana, inkrustowana kością słoniowa, cyną i grafitem, intarsjowana różnymi gatunkami drewna

Mechanizm niszczenia

Monitorowanie emisji akustycznej sensor 2 sensor 1

Analiza falkowa

Emisja akustyczna + dane mikroklimatyczne AE energy (arb. units) Temperature ( C) RH (%) 250k 60 200k 50 150k 40 100k no filtering 60 khz high-pass filtered 30 20 50k 10 0 91 182 273 364 455 546 637 728 12 March 2010 12 March 2012 Time (day)

AE energy (arb. units) RH (%) Pękanie drewna jest związane ze spadkami wilgotności względnej 100k 80k 60k 11 Jan - 01 Mar 2012 60 50 40 Każdy epizod EA można przypisać wartości średniej wilg. wzgl. 40k 30 20k 20 10 672 679 686 693 700 707 714 Time (day)

Crack propagation per RH drop (mm) Obiekty drewniane najbardziej wrażliwe na wahania wilg. wzgl. trwające ok. 7 dni 0,06 0,05 1 week 2 weeks 1 month 0,04 0,03 0,02 0,01 0,00 48 46 44 42 40 38 36 34 32 30 RH (%)

energia EA (j. umowne) wzrost długości peknięcia (mm) Przyrost spękania w funkcji minimalnych wartości wilg. wzgl. w okresie 2 lat 720000 1,2 600000 1,0 480000 360000 0,8 0.3 mm / rok 0,6 240000 0,4 120000 0,2 0.06 mm / rok 0 0,0 48 46 44 42 40 38 36 34 32 30 RH MIN (%)

Kryterium dopuszczalnej zmiany (uszkodzenia) Najmniejsza dostrzegalna zmiana barwy niebieskiej w ciągu 50 lat Dywan Ardabil, 1539/1540, Muzeum Wiktorii i Alberta, Londyn

Wilgotnościowe zmiany wymiarowe prowadzą również do uszkodzenia warstwy malarskiej

Sitka spękań podłużnych w warstwie malarskiej Mona Lizy Leonarda da Vinci Au coeur de La Joconde, Léonard de Vinci décodé Gallimard and Musée du Louvre Editions (2006)

odkształcenie [%] Izotermy pęcznienia i skurczu 21 gatunków drewna 6 5 4 styczny styczy desorpcja desorpcja styczny adsorpcja 3 2 promieiowy promieniowy desorpcja 1 0 0 20 40 60 80 100 wilg. wzgl. [%] promieniowy adsorpcja

Obiekty malarstwa tablicowego są strukturami warstwowymi: drewno klej zaprawa farba

Symulacje komputerowe

Analiza dla jednego kroku w czasie Zmiana parametrów zewnętrznych T i wilg. wzgl. Obliczenie zawartości wilgoci w materiałach transport wody + histereza sorpcji Wprowadzenie parametrów mechanicznych dla danej zawartości wilgoci i temperatury w materiałach Obliczenie odkształcenia obiektu Obliczenie odkształceń lokalnych w materiale

Weryfikacja symulacji komputerowej przez monitorowanie modelowego obrazu time [day]

Kryterium zniszczenia 1. Wyznaczenie krytycznego odkształcenia drewna, powyżej którego następuje rozwój zniszczenia warstwy malarskiej 2. Wyznaczenie zależności między powtarzającymi się odkształceniami i liczbą cykli krzywa zmęczeniowa

Metoda Mechaniczne rozciąganie próbek drewna polichromowanego w celu imitacji dużej liczby cykli indukowanych zmianami wilg. wzgl. odkształceń Monitoring rozwoju zniszczenia na poziomie mikro z użyciem interferometru plamkowego

Technika pomiarowa interferometria plamkowa Próbki drewna imitująca obrazy na desce: drewno lipowe warstwa przeklejenia warstwa zaprawy

Rozwój spękań dla odkształceń 0.25 %

Obserwowane zniszczenia związane są ze strukturą drewna dekorelacja obrazu plamkowego termografia

Strain[%] Pole odkształceń zmierzone interferometrem (DSPI) w testach mechanicznych i wywołanych zmianami wilg. wzgl. 0,5 0,4 0,3 0,2 test wilgotnościowy test mechaniczny humidity test tensile test 2 4 6 8 pozycja [mm] Y[mm]

odkształcenie krytyczne wahanie wilg. wzgl. [%] Krzywa zmęczeniowa 0.005 15 0.004 12 0.003 9 0.002 6 0.001 3 0.000 1 10 100 1000 10000 100000 1000000 liczba cykli Odkształcenie i powodujące je amplituda fluktuacji wilgotności względnej, w funkcji liczby fluktuacji powodujących pęknięcie warstwy malarskiej. 0

RH [%] Jakie wahania wilgotności względnej są bezpieczne? Fluktuacje sinusoidalne Dzienne fluktuacje, Zamek w Malborku Zmiany sezonowe, Muzeum Viktorii i Alberta, Londyn 50 65 45 60 40 35 55 30 0 1 2 3 4 Time [day] D J F M A M J J A S O N Time [month]

Allowable amplitude of RH cycle [%] Jakie wahania wilgotności względnej są bezpieczne? Pierwsze pękniecie warstwy malarskiej w ciągu 100 lat fluktuacji sinusoidalnych 40 35 30 40 mm - two-face 40 mm - one-face 10 mm - two-face 10 mm - one-face 5 mm - two-face 5mm - one-face 25 20 15 14% 10 1 10 100 Period [day]

Jakie wahania wilgotności względnej są bezpieczne? Efekt temperatury

Wnioski umiarkowane wahania wilgotności względnej w przybliżonym zakresie 50 ± 15% są bezpieczne bezpośrednie monitorowanie powstawania zniszczeń na poziomie mikro jest atrakcyjnym narzędziem oceny bezpieczeństwa konkretnego obiektu w określonym środowisku wyniki badań stały się podstawą opracowania europejskiej normy PN-EN15757: 2010

Dziedzictwo kultury ma postać obiektów fizycznych podlegających ciągłej zmianie i niszczeniu. Ochronę dziedzictwa można określić jako ostrożne podejście do zarządzania tymi zmianami.