Έλεγχος της κατάστασης διατήρησης του Ναού του Ηφαίστου στο Θησείο με μη καταστρεπτικές τεχνικές με έμφαση στη θερμογραφία υπερύθρου

Μαρέτση, Αλεξάνδρα; Maretsi, Alexandra

dc.contributor.author	Μαρέτση, Αλεξάνδρα	el
dc.contributor.author	Maretsi, Alexandra	en
dc.date.accessioned	2016-04-25T08:39:44Z
dc.date.available	2016-04-25T08:39:44Z
dc.date.issued	2016-04-25
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/42431
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.5004
dc.description	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο--Μεταπτυχιακή Εργασία. Διεπιστημονικό-Διατμηματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών (Δ.Π.Μ.Σ.) “Προστασία των Μνημείων” Κατεύθυνση "Υλικά και Επεμβάσεις Συντήρησης"	el
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Ναός Ηφαίστου	el
dc.subject	Αρχαία Αγορά	el
dc.subject	Θερμογραφία υπερύθρου	el
dc.subject	Μη καταστρεπτικές τεχνικές	el
dc.subject	Πεντελικό μάρμαρο	el
dc.subject	Hephaisteion	en
dc.subject	Ancient Agora	en
dc.subject	Infrared thermography	en
dc.subject	Non destructive testing	en
dc.subject	Pentelic marble	en
dc.title	Έλεγχος της κατάστασης διατήρησης του Ναού του Ηφαίστου στο Θησείο με μη καταστρεπτικές τεχνικές με έμφαση στη θερμογραφία υπερύθρου	el
dc.title	Control of the preservation status of the Temple of Hephaestus in Thission with non-destructive techniques with emphasis on infrared thermography	en
dc.contributor.department	Προστασία Μνημείων	el
heal.type	masterThesis
heal.classification	Προστασία μνημείων	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2015-11-03
heal.abstract	Στην παρούσα μεταπτυχιακή εργασία εφαρμόστηκε η μη καταστρεπτική μέθοδος της υπέρυθρης θερμογραφίας στο ναό του Ηφαίστου. Η μελέτη του μνημείου αποτελείται από δύο κύριους άξονες. Ο πρώτος αφορά στην εκτίμηση των σημαντικότερων παραγόντων που επιδρούν στα αποτελέσματα της θερμογραφίας, σε μία προσπάθεια προτυποποίησης της μεθόδου και ο δεύτερος αφορά στην αξιολόγηση της εφαρμογής της μεθόδου για τον έλεγχο του είδους και της έκτασης των επιφανειακών φθορών στο μνημείο. Στο πρώτο στάδιο οι παράγοντες, των οποίων η επίδραση εξετάστηκε, διακρίνονται σε τρείς κατηγορίες. Οι πρώτοι είναι οι περιβαλλοντικοί παράγοντες (ατμοσφαιρική θερμοκρασία, σχετική υγρασία, ηλιακή ακτινοβολία, ταχύτητα ανέμου), δεύτεροι είναι οι παράγοντες που σχετίζονται με το ίδιο το κτίριο (υλικά, γεωμετρία, μικροκλίμα) και τρίτοι, οι παράγοντες που σχετίζονται με τη λήψη των θερμικών εικόνων (ώρα λήψης, γωνία, απόσταση). Για τον έλεγχο της επίδρασης των περιβαλλοντικών παραγόντων πραγματοποιήθηκε θερμογραφικός έλεγχος του μνημείου σε όλες τις εποχές του χρόνου (Οκτώβριος 2014 έως Ιούλιος 2015). Επειδή είναι γνωστό ότι η υψηλή σχετική υγρασία και οι ισχυροί άνεμοι αλλοιώνουν τα αποτελέσματα της υπέρυθρης θερμογραφίας οι μετρήσεις διεξήχθησαν τις ημέρες που η σχετική υγρασία ήταν χαμηλότερη από 50% και η ταχύτητα του ανέμου μικρότερη από 2 μποφόρ. Κατά τη διάρκεια των μετρήσεων προσδιοριζόταν με τη βοήθεια θερμο-υγρόμετρου η θερμοκρασία του περιβάλλοντος και η σχετική υγρασία, ενώ η ταχύτητα του ανέμου και η ηλιακή ακτινοβολία κάθε ημέρας προέρχονται από τη βάση δεδομένων του μετεωρολογικού σταθμού του Ε.Μ.Π. Το γεγονός ότι το μνημείο αποτελείται κατά κύριο λόγο από ένα υλικό (μάρμαρο) διευκολύνει τη σύγκριση των αποτελεσμάτων. Παράλληλα για τη μελέτη της επίδρασης της γεωμετρίας του κτιρίου λήφθηκαν θερμικές εικόνες ανά εποχές, καθώς από τη μεταβολή του ύψους του ήλιου μέσα στο χρόνο σχηματίζονται διαφορετικές σκιάσεις. Η επιρροή του μικροκλίματος του ναού εξετάστηκε με το θερμογραφικό έλεγχο σε όλες τις όψεις του για κάθε εποχή. Οι παράγοντες που σχετίζονται με τη λήψη της θερμικής εικόνας μελετήθηκαν με την πραγματοποίηση μετρήσεων σε διαφορετικές αποστάσεις και διαφορετικές ώρες μέσα στη μέρα. Επιπλέον επειδή η γωνία λήψης προκαλεί μεταβολές στα αποτελέσματα της θερμογραφίας, οι εικόνες που λήφθηκαν ήταν κάθετες στην επιφάνεια ελέγχου. Ωστόσο στις περιπτώσεις που δεν κατέστη αυτό δυνατό, λήφθηκαν θερμικές εικόνες και υπό γωνία. Όσον αφορά την επίδραση των περιβαλλοντικών παραγόντων διαπιστώνεται ότι οι μηχανισμοί μεταφοράς θερμότητας μεταξύ του περιβάλλοντος και του μνημείου είναι η συναγωγή και η ακτινοβολία. Η μεταφορά θερμότητας με συναγωγή εξαρτάται από τη θερμοκρασία του περιβάλλοντος και της επιφάνειας του μαρμάρου, ενώ η μεταφορά θερμότητας με ακτινοβολία εξαρτάται από την ισχύ της ηλιακής ακτινοβολίας και το συντελεστή απορρόφησης του υλικού. Τις ημέρες με ασθενή ηλιοφάνεια (μεταφορά θερμότητας κυρίως με συναγωγή) η επιφανειακή θερμοκρασία του μαρμάρου ήταν ίση με αυτή του περιβάλλοντος. Παράλληλα όταν η ηλιακή ακτινοβολία είναι έντονη (μεταφορά θερμότητας με ακτινοβολία και συναγωγή) καταγράφονται σημαντικές διαφορές μεταξύ της θερμοκρασίας περιβάλλοντος και του μαρμάρου, ενώ αναπτύσσονται και μεγάλες θερμοκρασιακές διαφορές στις επιφάνειες εξαιτίας της ανομοιόμορφης ακτινοβόλησης. Ταυτόχρονα εξαιτίας της γεωμετρίας του μνημείου παρατηρείται ενίσχυση των φαινομένων ανάκλασης, ιδιαίτερα στην ανατολική όψη, καθώς και δημιουργία σκιάσεων που εξαρτώνται και από το ύψος του ήλιου κάθε εποχή του χρόνου. Από την εξέταση του μικροκλίματος του μνημείου διαπιστώνεται ότι τους φθινοπωρινούς και τους χειμερινούς μήνες η νότια και η ανατολική όψη είναι θερμότερες από τη βόρεια και τη δυτική εξαιτίας της έκθεσης στην ηλιακή ακτινοβολία. Αντίθετα την άνοιξη και το καλοκαίρι η νότια, η βόρεια και η δυτική όψη εμφανίζουν μικρές θερμοκρασιακές διαφορές, ενώ η ανατολική όψη είναι θερμότερη. Το φαινόμενο αυτό αποδίδεται στη μεταβολή του ύψους του ήλιου το καλοκαίρι, που έχει σαν αποτέλεσμα την ακτινοβόληση των επιφανειών της βόρεια και της δυτικής όψης. Επίσης σημαντικός παράγοντας είναι η ώρα του θερμογραφικού ελέγχου. Με την πάροδο του χρόνου ο ήλιος μετακινείται από την ανατολή προς τη δύση με αποτέλεσμα να μετατοπίζονται οι θερμότερες επιφάνειες του κτιρίου από την ανατολική όψη στη νότια. Επιπλέον από τη λήψη θερμικών εικόνων από διαφορετικές αποστάσεις, γίνεται αντιληπτό ότι στα θερμογραφήματα που λήφθηκαν από μικρές αποστάσεις καταγράφονται μεγαλύτερες επιφανειακές θερμοκρασίες, καθώς με την αύξηση της απόστασης απορροφάται μεγαλύτερο μέρος της εκπεμπόμενης ακτινοβολίας από τα ατμοσφαιρικά σωματίδια. Από τη μελέτη των θερμοκρασιακών μεταβολών ανά εποχές, αλλά και των θερμοκρασιακών διαφορών που αναπτύσσονται στην επιφάνεια του μαρμάρου μέσα στη μέρα, διαπιστώνεται συμβολή της θερμικής κόπωσης στην ανάπτυξη επιφανειακής φθοράς. Στο επόμενο στάδιο μελετήθηκε η επιφανειακή φθορά στα επιμέρους αρχιτεκτονικά στοιχεία. Το μνημείο έχει κατασκευαστεί κυρίως από πεντελικό μάρμαρο, ένα λεπτόκοκκο υλικό με μικρή αναλογία οξειδίων, μεγάλη συνεκτικότητα και υψηλή ανθεκτικότητα. Ο θερμογραφικός έλεγχος πραγματοποιήθηκε από κοντινότερες αποστάσεις. Επίσης στα αποτελέσματα των μετρήσεων υπήρχε επαναληψιμότητα, ως προς της θερμοκρασίες που καταγράφονταν. Στις επιφάνειες που προστατεύονται από το νερό της βροχής εντοπίζονται περιοχές μαύρων επικαθίσεων, οι οποίες είναι θερμότερες από τις λευκές επιφάνειες του μαρμάρου. Παράλληλα έντονη ήταν η παρουσία φλεβώσεων, που στις θερμικές εικόνες αποδίδονται θερμότερες από την κύρια μάζα του μαρμάρου. Στις περιπτώσεις που οι προσμίξεις των φλεβώσεων έχουν αποπλυθεί, έχουν σχηματιστεί μικρορηγματώσεις, οι οποίες έχουν συμπληρωθεί με κονίαμα. Το κονίαμα αυτό είναι ψυχρότερο από τις γειτονικές επιφάνειες. Η επιδερμίδα του μαρμάρου έχει απομακρυνθεί κατά τόπους προς σχηματισμό λευκών επιφανειών με ζαχαροειδή φθορά. Οι επιφάνειες αυτές εμφανίζονται ψυχρότερες από την επιδερμίδα. Συχνά παρατηρούνται περιοχές πορτοκαλί και πορτοκαλοκάστανης χροιάς στην επιφάνεια του μαρμάρου, οι πρώτες περιοχές είναι θερμότερες και οι δεύτερες ψυχρότερες. Στο κρηπίδωμα της βόρειας όψης διακρίνονται φαιόμαυρες περιοχές, που πιθανώς να οφείλονται στην ανάπτυξη βιοδιάβρωσης. Οι περιοχές αυτές εμφανίζουν υψηλότερη θερμοκρασία. Επίσης στους κίονες της βόρειας όψεις παρατηρούνται οπές από βελονοειδή διάβρωση εξαιτίας της συνέργειας παραγόντων φθοράς (π.χ. βιοδιάβρωση, απώλεια προσμίξεων). Τέλος, στο κρηπίδωμα έχει χρησιμοποιηθεί κονίαμα, ενδεχομένως τσιμεντιτικό, το οποίο όταν ακτινοβολείται εμφανίζεται θερμότερο από το μάρμαρο. Η υπέρυθρη θερμογραφία αποδείχθηκε πολύτιμη μέθοδος για την παρακολούθηση των θερμοκρασιακών μεταβολών του μαρμάρου μέσα στο χρόνο, σε μία πρώτη προσέγγιση προτυποποίησής της, ενώ σημαντικές είναι και οι πληροφορίες που λαμβάνονται σχετικά με τα είδη και τις υφές της φθοράς κατά τη μελέτη των αρχιτεκτονικών στοιχείων.	el
heal.abstract	For the development of this thesis, the non-destructive testing method of infrared thermography was applied in the temple of Hephaestus. The study of the monument consists of two main axes. The first axis concerns the assessment of the most important factors which affect the results of thermography in an attempt to standardize this method and the second relates to the assessment of the method implementation for controlling the type and extent of surface damage to the monument. In the first stage, the factors whose effect was examined, fall into three categories. The first ones are environmental factors (air temperature, relative humidity, solar radiation, wind speed); the second ones are factors related to the building itself (materials, geometry, microclimate); thirdly, there are factors associated with the capturing of the thermal image (shooting time, angle, distance). To test the effect of environmental factors, thermographic inspection of the monument was conducted in all four seasons of the year (October 2014 to July 2015). Since it is known that high rates of relative humidity and strong winds affect the results of infrared thermography, measurements were performed on days which the relative humidity was lower than 50% and the wind speed less than 2 Beaufort. During measurements the ambient temperature and relative humidity were determined by using a thermo-hygrometer, while the values of wind speed and solar radiation derived from the database of NTUA meteorological station. The fact that the monument is composed primarily of one material (marble) facilitated the comparison of the results. Moreover, in order to study the influence of the building geometry, thermal images were taken during all seasons, as the change of the sun height during the year forms different shades. The influence of the building microclimate was examined by thermographic inspection all over its sights in every season. Factors associated with the capturing of the thermal image were studied by conducting measurements at different distances and different times throughout the day. Furthermore, because the angle causes changes in the thermographic results, images were taken vertically to the control surface. However, in those cases where it was not possible, thermal images were obtained at an angle. Regarding the influence of environmental factors, it was found that the heat transfer mechanisms between the environment and the monument were convection and radiation. Heat transfer through convection depends on the ambient temperature and temperature of marble surface, while heat transfer through radiation is dependent on the intensity of solar radiation and the absorption coefficient of the material. On days with weak sunlight (convective heat transfer), the surface temperature of the marble was equal to ambient temperature. At the same time, when solar radiation was intense (heat transfer through radiation and convection), significant differences between the ambient temperature and the temperature of the marble were recorded, while large temperature differences on the surfaces also developed, due to irregular irradiation. In addition, due to the geometry of the monument, strengthening of reflection phenomena was observed, especially on the east side, as well as shadows, which depended on the sun height all year round, were created. As for the microclimate of the monument, it was shown that in autumn and winter, the south and the east sides were warmer than the northern and western ones, due to sunlight exposure. On the other hand, in spring and summer, the southern, northern and western sides showed small temperature differences, while the east side was warmer. This phenomenon was attributed to the change of the sun height in summer, resulting in the irradiation of the surfaces of the north and the west side. Also, another important factor is the time of the thermographic inspection. As time passes, the sun moves from east to west, so warmer surfaces of the building shifted from the east side to the south. What is more, by taking thermal images from different distances, thermograms obtained at small distances displayed higher surface temperatures, since most of the radiation emitted was absorbed by atmospheric particles, as distance increased. By studying temperature changes every season and temperature differences developed on the surface of the marble during the day, thermal stress contribution to the development of surface decay was established. In the next stage, surface decay was studied on individual architectural elements. The monument is mainly constructed of Pentelic marble, a fine-grained material with a minor proportion of oxides, great consistency and high durability. The thermographic inspection was conducted at shorter distances. Also, the results of measurements were recurrent in terms of the temperatures which were recorded. On surfaces protected from rainwater, areas of black deposits were identified, which were warmer than the white surfaces of marble. At the same time, there was a strong presence of veining, which appeared warmer than the main mass of marble, on the thermal images. In cases where admixtures of veining had been washed out, micro-cracking had been formed, which was supplemented with mortar. The mortar was cooler than the adjacent surfaces. The “epidermis” of the marble had been removed in places and white surfaces with sugaring were formed instead. These surfaces appeared colder than the “epidermis”. Orange and orange-brown regions were often observed on the surface of marble, with the first type of regions appearing warmer and the latter cooler. In the north sided foundations, black areas were distinguished, probably due to the development of biodeterioration. These regions showed a higher temperature. Additionally, on the columns of the north sides, pitting was observed due to the synergy of deterioration factors (eg biodeterioration, loss of admixtures). Finally, a type of mortar – possibly a cement mortar – had been used in the foundations, which appeared warmer than marble when it was irradiated. Ιn a first approach of being standardized, infrared thermography has proven to be a valuable method for monitoring temperature changes of marble through time, while important information is received about the types and textures of decay on architectural elements.	en
heal.advisorName	Μοροπούλου, Αντωνία	el
heal.committeeMemberName	Κορρές, Εμμανουήλ	el
heal.committeeMemberName	Μοροπούλου, Αντωνία	el
heal.committeeMemberName	Κουή, Μαρία	el
heal.committeeMemberName	Τσίμας, Σταμάτιος	el
heal.committeeMemberName	Καραγιάννης-Μπακόλας, Αστέριος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Αρχιτεκτόνων Μηχανικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	239 σ.	en
heal.fullTextAvailability	true