natgillin/translations-raw huggingface dataset:
The indirect procedure was used as the owner did not allow usual testing.
Primijenjen je posredan postupak jer vlasnik nije dopustio uobičajena ispitivanja.
The mineralogical structure of the original mortar was initially determined.
Na početku je određena mineraloška struktura prvobitno ugrađenog morta.
This was followed by preparation and laboratory testing of mortar and masonry samples.
Kasnije su pripremljeni i u laboratoriju ispitani uzorci morta i ziđa.
Mechanical properties obtained were corrected through dynamic identification so as to determine the real modulus of elasticity of the masonry.
Dobivena mehanička svojstva korigirana su dinamičkom identifikacijom da bi se odredio stvaran modul elastičnosti ziđa.
Key words: historic buildings, masonry, mechanical properties, mineralogical study, modal tuning
Ključne riječi: povijesne građevine, ziđe, mehanička svojstva, mineraloško ispitivanje, modalno podešavanje
Istraživanje mehaničkih svojstava ziđa povijesnih građevina
Investigation of mechanical properties of masonry in historic buildings
U ovom se radu određuju mehanička svojstava ziđa povijesne palače Beylerbeyi.
Mechanical properties of masonry from the historic Beylerbeyi Palace are analyzed in the paper.
Primijenjen je posredan postupak jer vlasnik nije dopustio uobičajena ispitivanja.
The indirect procedure was used as the owner did not allow usual testing.
Na početku je određena mineraloška struktura prvobitno ugrađenog morta.
The mineralogical structure of the original mortar was initially determined.
Kasnije su pripremljeni i u laboratoriju ispitani uzorci morta i ziđa.
This was followed by preparation and laboratory testing of mortar and masonry samples.
Dobivena mehanička svojstva korigirana su dinamičkom identifikacijom da bi se odredio stvaran modul elastičnosti ziđa.
Mechanical properties obtained were corrected through dynamic identification so as to determine the real modulus of elasticity of the masonry.
U tu je svrhu obavljena analiza okolnih vibracija te je za palaču izrađen i podešen model konačnih elemenata.
To this aim, an ambient vibration survey was performed, and the finite-element model of the palace was constructed and tuned.
Na kraju su korigirani parametri čvrstoće ziđa.
Finally, the strength parameters of the masonry were corrected.
Ključne riječi: povijesne građevine, ziđe, mehanička svojstva, mineraloško ispitivanje, modalno podešavanje
Key words: historic buildings, masonry, mechanical properties, mineralogical study, modal tuning
historical structures, and the restricted
na koje se nailazi u analizi svih povijesnih
use of available resources due to
građevina, isto kao i zbog ograničene
historical and architectural importance
mogućnosti korištenja dostupnih resursa
of cultural heritage structures, always
uslijed povijesnog i arhitektonskog značaja
make the assessment harder.
građevina koje pripadaju kulturnom
This study
nasljeđu.
presents the investigation procedure
U ovom se radu prikazuje
for the study of materials incorporated
istraživanje materijala od kojih je izgrađena
in the historical Beylerbeyi Palace.
povijesna palača Beylerbeyi.
The
Područna
permission required for a regular material
uprava za nacionalne palače, kao vlasnik
investigation procedure, including non
te palače, uskratila je izdavanje dozvole
destructive and destructive tests, could
koja bi omogućila provedbu uobičajenog
not be obtained from the owner, Regional
postupka istraživanja materijala te
Directorate of National Palaces.
obavljanje odgovarajućih razornih i
As a
nerazornih ispitivanja.
result, an indirect procedure consisting
Zato je u ovom
of the mineralogical survey, laboratory
istraživanju primijenjen posredni postupak
testing, and modal identification, was
koji se sastoji od mineraloške analize,
applied (Figure 1).
laboratorijskog ispitivanja i modalne
the chemical and mineralogical survey of
obavljanjem kemijske i mineraloške
The original mortar residues were
Taj mort podvrgnut je analizi
subjected to Thin Section (TS), Scanning
pomoću tankih izbrusaka (TS), pretražnog
Electron Microscope (SEM), X-Ray
(skenirajućeg) elektronskog mikroskopa
Diffraction (XRD), and Energy Dispersive
(SEM), rendgenske difrakcije (XRD) i
X-Ray (EDX) analyses.
energijski razlučujuće rendgenske analize
structure of the mortar was determined,
Određena je mineraloška struktura
and the mortar was classified as the
morta te je u tom smislu mort klasificiran
Horasan type lime mortar, widely used in
kao vapneni mort horasanskog tipa koji se
Ottoman times.
često koristio u doba Otomanskog Carstva.
Secondly, mortar and masonry specimens
Nakon toga su pripremljeni uzorci morta
were produced to test and determine
i ziđa da bi se ispitala i odredila osnovna
basic material properties.
svojstva materijala.
Two different
Za uzorke su
mortar formulas were used for the
korištene dvije različite formule morta,
specimens [1, 2].
prema [1, 2].
The compression and
Uzorci morta pripremljeni
flexure test specimens were prepared for
su za ispitivanje tlačne i savojne čvrstoće,
mortar, while only the compression test
dok su uzorci ziđa pripremljeni samo za
specimens were prepared for masonry.
tlačna ispitivanja.
The specimens were tested after the six
Uzorci su ispitani nakon
month curing time.
šestomjesečnog razdoblja njege.
Since the tested specimens were produced
S obzirom na to da su uzorci pripremljeni
in laboratory, and as they do not belong
u laboratoriju, te kako ne dolaze iz
The process resulted in three different moduli of elasticity for brick masonry in the palace.
Tim su postupkom određena tri različita modula elastičnosti za ziđe od opeke.
Finally, the strength parameters of the masonry were discussed.
Na kraju je obavljena analiza parametara čvrstoće ziđa.
Flexure tests, being the most reliable methodology, were conducted for the mortar to determine the compressive and tensile strength values of the masonry.
Za mort su obavljena ispitivanja čvrstoće na savijanje, jer se ona smatraju
2. Building description
najpouzdanijima.
Beylerbeyi Palace, built between 1861 and 1865, is located on the Asian shore of Bosphorus in Istanbul [3].
Ta su ispitivanja obavljena radi određivanja tlačne i vlačne čvrstoće ziđa.
It is a threestorey building with one basement and two ordinary floors.
2. Opis građevine
The building measures 72 m in length (along the shore), and 48 m in width in the perpendicular direction.
Palača Beylerbeyi izgrađena je u razdoblju od 1861. do 1865. godine, a smještena je u Istambulu, na azijskoj strani Bospora [3].
The story height at the basement level varies between 1.5 and 2.5 m, and this floor is partly under the ground level.
To je trokatna građevina, a sastavljena je od jednog podrumskog i dva nadzemna kata.
The height
Dužina građevine (uzduž
Material investigation algorithm
Dijagram toka korišten za istraživanje materijala
Beylerbeyi Palace and its interior spaces
Palača Beylerbeyi, vanjski izgled i unutarnji prostori
of the remaining two levels ranges between 7 and 9 m. The structural system of the palace is formed of the stone and brick masonry walls and timber floors.
obale) iznosi 72 m, a širina, poprečno na obalu, iznosi 48 m. Visina podrumskog kata varira od 1,5 do 2,5 m, a taj se kat djelomično nalazi ispod razine tla.
At the basement floor, stone masonry walls measure 1.4 m, and this wall system also forms the foundations of the palace.
Visina ostala dva kata varira od 7 do 9 m. Konstrukcijski sustav građevine sastoji se od kamenih zidova i zidova od opeke te drvenih podnih konstrukcija.
The thickness of brick masonry walls at the first and second floors amounts to 0.8 and 0.6 m, respectively.
Na podrumskom katu nalaze se kameni zidovi širine 1,4 m, a taj sustav također predstavlja temelje čitave palače.
The cast iron reinforcement (metal clamps) is incorporated in the masonry walls on the first and second floors.
Debljina zidova od opeke iznosi 0,8 m na prvom katu, a 0,6 m na drugom katu.
It has two main salons and many rooms decorated with pieces of art, including drawings and carvings on the ceilings and walls.
U njoj se nalaze dva glavna salona i brojne sobe ukrašene umjetničkim djelima, te sa slikama i rezbarijama na stropovima i zidovima.
The stucco plaster, lime plaster, and wood covering, are used at the interior faces of the wall, whereas the exterior façade is clad with küfeki stone and lime plaster (Figure 2).
Završna obrada unutarnjih zidova sastoji se od strukturirane cementne žbuke, ukrasne strukturirane žbuke i drvenih obloga, dok je vanjska fasada obložena kufeki kamenom i vapnenom žbukom (slika 2.).
3. Mineralogical analysis of original mortar used in Beylerbeyi Palace
3. Mineraloška analiza originalnog morta iz palače Beylerbeyi
The state authorities did not give permission for a regular material investigation including non-destructive testing.
Nadležna državna tijela nisu dopustila uobičajena ispitivanja materijala, pa ni nerazorna ispitivanja.
However, the damage caused by metal clamps placed within the masonry walls provided a good opportunity for mortar investigation.
Međutim, ispitivanje morta ipak je omogućeno zbog oštećenja uzrokovanog metalnim sponama kojima su učvršćeni zidovi palače.
x 50 cm2 in size.
veličine 50 x 50 cm2.
Figure 3 shows masonry
Na slici 3. prikazani
walls in the palace and the damage caused
su detalji zidova palače i oštećenje
by the metal clamp oxidation.
uzrokovano oksidiranjem metalnih spona.
mortar samples for the mineralogical and
prikupljanje originalnih uzoraka morta za
chemical survey.
mineraloška i kemijska ispitivanja.
Recent mortar characterization schemes
U okviru novijih postupaka za karakterizaciju
involve optical microscopy as the first
morta, optička se mikroskopija primijenjuje
step in identifying the aggregates, various
kao prvi korak u okvirnom definiranju
mineral additions, binder type, binder
agregata, te u određivanju raznih mineralnih
related particles, and pore structure.
dodataka, vrste veziva, zrnatosti veziva te
The
strukture pora.
SEM analysis, together with the XRD
Kao najprikladniji drugi korak
analysis, is the most valuable second
u analizi povijesnih mortova primjenjuje se
The SEM equipped with an EDX
Pomoću SEM mikroskopa opremljenog EDX
detector can be used to obtain valuable
detektorom dobivaju se dragocjeni podaci
information on the mineral phase
o mineraloškom sastavu [4].
composition [4].
Oznaka EDX
In that respect, the
označava energetsko disperzivnu analizu
chemical and mineralogical composition
X-zrakama (eng.
by Thin-Section analysis, Scanning
U tu je svrhu kemijski i mineraloški
Electron Microscope-Energy Dispersive
sastav ostataka morta određen analizom
X-ray (SEM-EDX) analysis, and X-Ray
tankog izbruska (TS), pomoću pretražnog
Diffraction (XRD) analyses.
elektronskog mikroskopa - energijski
Five thin sections were investigated in
razlučujućeg rendgenskog postupka (SEM
this scope of this study.
EDX), te primjenom rendgenske difrakcije
that about 60 % of the mortar consists
U ovom istraživanju ispitano je pet tankih izbrusaka (TS).
of the binding material, while the remaining material can be classified as grains.
Ustanovljeno je da mort sadrži otprilike 60 posto vezivnog materijala, a ostalo je zrnati materijal.
These grains contain mineral particles, quartz particles, and clearly identified brick particles.
Taj se zrnati materijal sastoji od mineralnih čestica, čestica kvarca te jasno razlučivih čestica opeke.
The SEM analysis, with EDX, was conducted in the second step.
U drugom je koraku provedena analiza SEM u kombinaciji s analizom EDX.
Three mortar specimens were analysed using the Philips XL30ESEMFEG&EDAX, Environmental SEM equipment.
Analizirana su tri uzorka morta, a za to je korišten okolišni uređaj SEM tipa Philips XL30ESEMFEG&EDAX.
A good connection between particles and binding material was established, and no gaps or cracks were determined.
Ustanovljena je dobra povezanost između čestica i vezivnog materijala, te nisu nađene šupljine niti pukotine.
The general grain size varies between 50 μm and 1200 μm for mortar.
Veličina zrna morta varira od 50 μm do 1200 μm.
The EDX analysis revealed that the mineralogical origin of the particles is quartz, SiO2.
Analizom EDX ustanovljeno je da se čestice mogu mineraloški klasificirati kao kvarc, SiO2.
Feldspar minerals (Na, Al, K) were also occasionally seen through the EDX patterns of aggregates.
Minerali feldspata (Na, Al, K) također se lokalno uočavaju u strukturi agregata definiranoj pomoću postupka EDX.
Finally, four pulverized mortar specimens, different from those used in previous methods, were analysed by the Cu Kα radiation using the Rigaku D/Max-Ultima+/PC XRD device.
I konačno, četiri pulverizirana uzorka morta, različita od onih ispitanih pomoću prethodnih metoda, analizirana su Cu Kα zračenjem pomoću uređaja Rigaku D/Max-Ultima+/PC XRD.
According to the XRD pattern, the mortar is composed of calcite, quartz and feldspar elements.
Prema XRD strukturi, mort se sastoji od kalcita, kvarca i feldspata.
It was established by mineralogical investigation that the mortar is made of quartz, calcite and feldspar [5].
Djelomični rezultati SEM i XRD analiza prikazani su na slici 4.
Some thin section specimens, SEM views, and XRD analyses performed on mortar originating from the palace, are shown in Figure 4.
U dvije slične studije, Boke i dr. [6] analizirali su mort u tri povijesna kupališta u Anatoliji, dok su Ipekogly i dr. [7] analizirali vapneni mort u medresama, povijesnim obrazovnim ustanovama.
In two similar studies, Boke et al. [6] investigated mortar at three historic bath buildings in Anatolia while Ipekoglu et al. [7] investigated lime mortar in madrasas, historical educational buildings.
Ti su autori dobili mineraloški sastav koji odgovara sastavu određenom u palači Beylerbeyi.
Masonry details from the palace: a) basement; b) second floor; c) damage due to oxidation of a metal clamp inside the wall
Detalji zidova palače: a) podrum, b) drugi kat, c) oštećenje zbog oksidiranja metalne spone u zidu
Thin section, SEM and XRD analyses of original mortar
Analiza originalnog morta pomoću SEM i XRD analiza
study was conducted by the Regional Directorate of National Palaces with the purpose of characterizing the mortar originating from the historical Dolmabahce Palace.
radi određivanja karakteristika morta koji je korišten prilikom izvođenja povijesne palače Domabahce.
It was established that the main components of the samples were the lime, fine sand, brick powder and marble powder, but the proportions of these materials vary.
Ustanovljeno je da su osnovne komponente uzoraka vapno, sitni pijesak, prah od opeke i mramorni prah, s tim da odnosi između tih sastojaka nisu stalni.
A type of fibre was also seen in some samples [8].
U nekim je uzorcima nađen i vlaknasti materijal [8].
These studies classify the mortar as the general lime mortar known as Horasan.
U tim je studijama mort definiran kao uobičajeni vapneni mort poznat pod nazivom horasan.
This mortar was used in Byzantine, Seljuk and Ottoman empires.
Taj se mort koristio u Bizantu, a također i u doba seldžukskog i otomanskog carstva.
The binding material of this mortar is carbonated lime.
Kao vezivo za taj mort služilo je karbonatno vapno.
The aggregate was formed of the river sand, pebbles, brick pieces and powder, combined with hay, horse hair and goat hair, which served as fibres [1, 9].
Kao agregat se koristio riječni pijesak, obluci, fragmenti opeke i prah od opeke, u kombinaciji sa sijenom, konjskom dlakom i jarećom dlakom, što je služilo kao vlaknasti dio morta [1, 9].
In the light of the mineralogical survey, recent studies, and historical information about the construction period of the structure, it can be concluded that the mortar from Beylerbeyi Palace is the Horasan mortar.
Na temelju mineraloške analize, nedavnih istraživanja i povijesnih podataka iz razdoblja kada je građevina izvedena, možemo zaključiti da se u palači Beylerbeyi upotrebljavao mort tipa horasan.
4. Laboratory testing of reproduced specimens
4. Laboratorijsko ispitivanje reproduciranih uzoraka
Mechanical properties of the material used in the structure are the basic and important input data for the analysis.
Mehanička svojstva materijala korištenih u građevini smatraju se osnovnim i vrlo značajnim ulaznim podacima za detaljnu analizu.
Highly valuable information can be obtained by establishing the force-deformation relationship.
Vrijedne se informacije mogu dobiti određivanjem odnosa između sile i deformacije.
The compressive and tensile strengths, modulus of elasticity, Poisson ratio and unit weight of the material are of primary concern [10].
Od primarnog su značenja vrijednosti tlačne i vlačne čvrstoće, modula elastičnosti, Poissonovog koeficijenta i jedinične težine materijala [10].
In this respect, the mortar and masonry test specimens were produced and tested so as to obtain initial data for establishing the behaviour and mechanical properties of the masonry originating from Beylerbeyi Palace.
U tom su smislu obavljena ispitivanja morta i ziđa, a u svrhu dobivanja početnih podatka za definiranje ponašanja i mehaničkih svojstava ziđa Palače Beylerbeyi.
Mechanical properties of Horasan mortar produced in laboratory
Mehanička svojstva horasanskog morta proizvedenog u laboratoriju
Two different formulas were used to produce the test specimens.
Za pripremu uzoraka primijenjene su dvije različite formule.
In the first formula (F1), the mortar is the combination of slaked lime, brick powder and water (Table 1) [1].
Prema prvoj formuli (F1), mort se sastoji od gašenog vapna, praha od opeke i vode (tablica 1.) [1].
The second formula (F2) is used for the restoration works of the historical structures by Regional Directorate of National Palaces in Turkey [2] and it is the combination of slaked lime, brick powder, fine
Prema drugoj formuli (F2), koju koristi Područna uprava za nacionalne palače prilikom renoviranja povijesnih građevina u Turskoj [2], mort se sastoji od gašenog vapna,
sand, fibre, and water (Table 2).
praha od opeke, sitnog pijeska, vlakana i vode (tablica 2.).
In both F1 and F2 the maximum size of the sand and brick powder grain is 2 mm.
I u jednoj i u drugoj formuli maksimalna veličina pijeska i praha od opeke iznosi 2 mm.
Proportion of mix ingredients in formula F1
Sastav mješavine morta prema formuli F1
Proportions of mix ingredients in formula F2
Sastav mješavine morta prema formuli F2
Three-5cm*5cm*5cm cubic specimens, and 4cm*4cm*16cm prismatic test specimens, were created for each formula.
Za svaku su formulu pripremljena tri kockasta uzorka (5 x 5 x 5 cm) i tri prizmatična uzorka (4 x 4 x 16 cm).
After the six-month curing, the compression and flexion tests were performed according to BS-EN-1015-11 [11].
Nakon šest mjeseci njege, provedena su ispitivanja tlačne čvrstoće i čvrstoće na savijanje prema normi BS-EN-1015-11 [11].
The testing procedures and mortar specimen failure are illustrated in Figure 5.
Postupci ispitivanja i popuštanje uzoraka morta prikazani su na slici 5.
The stress-strain diagrams for compression tests are given in Figure 6.
Dijagrami naprezanja i deformacije prikazani su za tlačna ispitivanja na slici 6.
At the failure point, similar crack patterns were observed for both types of mortar specimens.
Uočeno je da se pukotine u točki sloma na sličan način javljaju kod obje vrste uzoraka morta.
However, there is a clear difference in strain capacities.
Međutim, uočena je i izrazita razlika u pogledu otpornosti na deformacije.
The secant modulus of elasticity for mortars was also determined as the slope of the line that intersects the origin and one third of the maximum stress on the stress-strain curve of each specimen.
Također je određen i sekantni modul elastičnosti morta kao dio linije koja siječe ishodište i jednu trećinu maksimalnog naprezanja na krivulji naprezanja i deformacija za svaki uzorak.
Secondly, three specimens were tested for each mortar on the
Nakon toga su po tri uzorka svakog morta ispitana na troosnom uređaju
Ingredients
Sastojci
Lime Brick powder
Vapno Prah od opeke
Ingredients Lime Brick powder
Vapno Prah od opeke
Fine sand Water Fibre
Sitni pijesak Voda Vlakna
Proportion (by weight)
Uzorak
Specimen Compressive strength
Tlačna čvrstoća
Ultimate strain
Modul elastičnosti
Laboratory testing of mortar specimens
Laboratorijsko ispitivanje uzoraka morta
three point flexure jig (Figure 5).
za ispitivanje savijanja (slika 5.).
The specimens exhibit brittle behaviour and they failed via a single vertical crack, which occurred just beneath the load application point.
Uzorci su se ponašali krto i do sloma je došlo u obliku samo jedne vertikalne pukotine koja se javila točno ispod točke nanošenja opterećenja.
Numerical values of mechanical properties for each test are summarized in Table 3.
Numeričke vrijednosti mehaničkih svojstava definiranih tijekom ispitivanja prikazane su u tablici 3.
Stress-strain curves of mortar specimens
Krivulje naprezanja-deformacije za uzorke morta
Mechanical properties of masonry produced in laboratory, according to Beylerbeyi Palace configuration
Mehanička svojstva zidanih elemenata proizvedenih u laboratoriju, prema konfiguraciji palače Beylerbeyi
The laboratory-made masonry specimens were prepared for compression test by using the aforementioned mortar formulas and normal clay burnt brick since the original bricks were not available for testing.
Uzorci zida pripremljeni su u laboratoriju za ispitivanje tlačne čvrstoće primjenom već spomenutih formula morta i korištenjem uobičajene opeke od pečene gline, jer originalne opeke nisu bile dostupne.
Stone masonry walls are situated at the basement floor of the structure and they are not taken into account, as they are not effective for the structural behaviour of the palace.
Kameni se zidovi nalaze u podrumu građevine i oni nisu uzeti u obzir jer bitno ne pridonose ponašanju konstrukcije građevine.
The test specimen geometry was selected according to original configuration of the masonry seen in the structure.
Geometrija uzoraka odabrana je na temelju originalne konfiguracije ziđa zapaženih na građevini.
The average mortar thickness is about 18 mm, and the brick height, measured in the original structure, amounts to 65 mm (Figure 3).
Prosječna debljina morta iznosi oko 18 mm, a visina opeke mjerena na originalnoj građevini iznosi 65 mm (slika 3.).
Laboratory testing of masonry specimens
Laboratorijsko ispitivanje uzoraka zida
Test specimens used in this study were created according to BS-EN-1052-1 [12].
Uzorci korišteni u ovoj studiji pripremljeni su u skladu s normom BS-EN-1052-1 [12].
As per specification for the compression test, at least three specimens of 1.5-unit length and 3-unit height of brick should be tested.
Prema uvjetima za ispitivanje tlačne čvrstoće, trebaju se ispitati barem tri uzorka 1,5 jedinične duljine i 3 jedinične visine opeke.
One row brick depth was adopted since the original knitting of the wall could not be determined.
Usvojena je jer se prvobitan raspored zidnih elemenata nije mogao odrediti.
The obtained stress-strain diagrams and their average are presented in Figure 8.
Krivulje naprezanja-deformacija i njihove prosječne vrijednosti prikazane su na slici 8.
Difficulties in the manual control of loading during the testing resulted in the change in curve slope, but the average value gave an expected stress-strain diagram.
Iako su poteškoće u ručnoj kontroli opterećenja tijekom pokusa dovele do promjene nagiba krivulje, prosječna je vrijednost ipak u skladu s očekivanim dijagramom naprezanja-deformacija.
The initial modulus of elasticity and compressive strength values can be determined from the curves.
Iz krivulja se može odrediti početni modul elastičnosti i tlačna čvrstoća.
Stress-strain curves of masonry specimens and their average
Krivulje naprezanja-deformacija uzoraka zida i njihove prosječne vrijednosti
The typical compressive strength of masonry fk is determined as the smaller value of either Eqs. (1a) and (1b).
Tipična tlačna čvrstoća zida fk određena je kao manja vrijednost dobivena pomoću izraza (1a) i (1b).
Additionally, the Young's modulus of masonry is calculated using the average stress-strain curve.
Osim toga, Youngov modul zida izračunan je pomoću krivulje prosječnih naprezanja-deformacija.