Μελέτη της θερμικής καταπόνησης του πεντελικού μαρμάρου σε  αρχαία μνημεία

Πέτσου, Αθηνά; Petsou, Athina

dc.contributor.author	Πέτσου, Αθηνά	el
dc.contributor.author	Petsou, Athina	en
dc.date.accessioned	2018-03-21T11:53:29Z
dc.date.available	2018-03-21T11:53:29Z
dc.date.issued	2018-03-21
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/46738
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.8200
dc.description	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο--Μεταπτυχιακή Εργασία. Διεπιστημονικό-Διατμηματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών (Δ.Π.Μ.Σ.) “Προστασία των Μνημείων”. Β΄ Κατεύθυνση : "Υλικά και Επεμβάσεις Συντήρησης"
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	Πεντελικό Μάρμαρο	el
dc.subject	Μεταφορά Ενέργειας	el
dc.subject	Φθορά μαρμάρων	el
dc.subject	Παρθενώνας (Ακρόπολη)	el
dc.subject	Πολιτισμική κληρονομιά	en
dc.subject	Pentelic Marble	en
dc.subject	Infrared Thermography	en
dc.subject	Thermal Simulation Model	en
dc.subject	Parthenon (Acropolis)	en
dc.title	Μελέτη της θερμικής καταπόνησης του πεντελικού μαρμάρου σε αρχαία μνημεία	el
heal.type	masterThesis
heal.classification	Υλικά	el
heal.classification	ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ	el
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/110ac37eff2b603f1775724ef374f54b7ba1ddc0
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2017-10
heal.abstract	Σκοπός της παρούσας μεταπτυχιακής εργασίας είναι η μελέτη της μεταφοράς θερμότητας στο πεντελικό μάρμαρο του Παρθενώνα της Ακρόπολης Αθηνών. Ο Παρθενώνας είναι το πιο σημαντικό μνημείο της ελληνικής πολιτισμικής κληρονομιάς για την αρχιτεκτονική, καλλιτεχνική και ιστορική του αξία. Είναι η πρώτη φορά που συνδυάζεται ένα υπολογιστικό μοντέλο με τη μη καταστρεπτική τεχνική της θερμογραφίας υπερύθρου σε ένα ελληνικό μνημείο. Οι τρία στάδια της μελέτης ήταν τα εξής : 1. Μια πρώτη προσέγγιση στην ανάπτυξη ενός θερμικού μοντέλου προσομοίωσης μεταφοράς θερμότητας μέσα από τις θεωρητικές εξισώσεων μεταφοράς θερμότητας. 2. Η εφαρμογή της τεχνικής της θερμογραφίας υπερύθρου και η αποτύπωση με αυτή τη μέθοδο της θερμοκρασιακής κατανομής όψεων του μνημείου. 3. Μετρήσεις της θερμοκρασίας επιφάνειας των κιόνων σε διαφορετικά σημεία και της σχετικής υγρασίας με τη χρήση θερμομέτρο με αισθητήρα επαφής και θερμοϋγρόμετρο αντίστοιχα. Στο πρώτο στάδιο κατασκευάστηκε το προτεινόμενο μοντέλο προσομοίωσης και στη συνέχεια έλαβαν χώρα οι επί τόπου μη καταστρεπτικές μετρήσεις. Μέσα από τη συγκριτική μελέτη των αποτελεσμάτων πραγματοποιήθηκε ο έλεγχος της αξιοπιστίας του θερμικού μοντέλου προσομοίωσης και αξιολόγηση της χρήσης του για τη δημιουργία ενός συστήματος τακτικής παρακολούθησης του μνημείου (monitoring) και για τη διάγνωση της φθοράς. Επιπρόσθετα, έγινε σύγκριση των αποτελεσμάτων της θερμογραφίας υπερύθρου με τις επιφανειακές μετρήσεις της θερμοκρασίας των κιόνων με θερμόμετρο με αισθητήρες επαφής που αποδίδουν μεγαλύτερη ακρίβεια σε μια κατεύθυνση ποσοτικοποίησης και προτυποποίησης της μεθόδου. Τέλος, μελετήθηκε η επίδραση διαφορετικών περιβαλλοντικών παραγόντων όπως η θερμοκρασία περιβάλλοντος, η σχετική υγρασία, η ένταση της ηλιακής ακτινοβολίας και η ταχύτητα του ανέμου στη μεταφορά θερμότητας ώστε σε ένα δεύτερο στάδιο να μελετηθεί το σύνθετο φαινόμενο της θερμικής καταπόνησης. Η ανάπτυξη και η εφαρμογή του μοντέλου προσομοίωσης στη συγκεκριμένη περίπτωση αποδείχτηκε ένα πολύ σημαντικό εργαλείο για τη μελέτη της μεταφοράς θερμότητας στο πεντελικό μάρμαρο: περιέγραψε αποτελεσματικά τη θερμική συμπεριφορά σε όλα τα τμήματα του κίονα, αποδίδει τρισδιάστατη κατανομή της θερμοκρασίας και υπολογίζει τη θερμοκρασιακή κατανομή τόσο στο εξωτερικό όσο και στο εσωτερικό του κίονα. Επίσης, από τη συγκεκριμένη εργασία προέκυψαν σημαντικά συμπεράσματα για τη βελτιστοποίηση του ίδιου του υπολογιστικού μοντέλου. Το προτεινόμενο θερμικό μοντέλο απέδωσε μεγαλύτερες τιμές θερμοκρασίας από ότι καταγράφηκαν από τις επιφανειακές μετρήσεις θερμοκρασίας με αισθητήρα επαφής με μικρότερες αποκλίσεις κατά μέσο όρο το καλοκαίρι από ότι το φθινόπωρο και το χειμώνα. Οι υψηλότερες θερμοκρασίες καθ’ ύψος του κίονα σημειώνονταν πάντοτε στο ανώτερο τμήμα του τελευταίου σπονδύλου του κορμού του κίονα. Παρατηρούνται ομοιόμορφες καθ’ ύψος θερμοκρασιακές ζώνες ανάμεσα στο ανατολικό και στο δυτικό τμήμα του κίονα. Η διαφορά θερμοκρασίας στα διαφορετικά τμήματα του κίονα αποδίδεται στη διαφορά απορρόφησης της ηλιακής ακτινοβολίας λόγω σκίασης που οφείλεται στην αρχιτεκτονική δομή του μνημείου δηλαδή στη γεωμετρία του αντικειμένου μελέτης, και στη θέση του ήλιου σε σχέση με την εποχή και την ώρα μελέτης. Η ένταση της ηλιακής ακτινοβολίας αποτελεί έναν από τους πιο κρίσιμους παράγοντες μεταφοράς θερμότητας. Οι αποκλίσεις του μοντέλου από τις επιφανειακές μετρήσεις με αισθητήρα ήταν μεγαλύτερες όταν η σχετική υγρασία ήταν υψηλότερη. Στα αποτελέσματα της θερμογραφίας υπερύθρου και στις επιφανειακές μετρήσεις με αισθητήρα επαφής δεν αποτυπώθηκαν καθ’ ύψος ισοθερμικρασιακές ζώνες, αντίθετα αποτυπώθηκαν διαφορές θερμοκρασίας ανάμεσα σε διαφορετικά σημεία του κίονα, οι οποίες οφείλονται την πραγματική γεωμετρία του κίονα όπως οι ραβδώσεις του κίονα και στην επιφανειακή πάτινα και φθορά όπως επιδερμίδα, απώλεια υλικού και προσμίξεις. Η διαφορά θερμοκρασίας που αναπτύσσεται στην επιφάνεια του μαρμάρου μέσα στη μέρα αλλά και στις διαφορετικές εποχές είναι ανάλογη με την αύξηση της θερμοκρασίας περιβάλλοντος . Με αυτό τον τρόπο διαπιστώνεται η συμβολή της θερμικής κόπωσης στην ανάπτυξη της επιφανειακής φθοράς. Η θερμογραφία υπερύθρου σε όλες τις ημέρες αποτύπωσε μια μικρότερη θερμοκρασιακή κλίμακα σε σχέση με τις επιφανειακές μετρήσεις θερμοκρασίας των κιόνων με αισθητήρα επαφής και συνεπώς και με τα αποτελέσματα του θερμικού μοντέλου. Οι μεγαλύτερες αποκλίσεις σημειώθηκαν στις ημέρες με υψηλότερη θερμοκρασία περιβάλλοντος αλλά και ένταση της ηλιακής ακτινοβολίας. Στα θερμογραφήματα που λήφθηκαν από μεγαλύτερες αποστάσεις καταγράφονται χαμηλότερες επιφανειακές θερμοκρασίες, καθώς με την αύξηση της απόστασης απορροφάται μεγαλύτερο μέρος της εκπεμπόμενης ακτινοβολίας από τα ατμοσφαιρικά σωματίδια. Οι επιφανειακές μετρήσεις θερμοκρασίας επηρεάζονται από την ταχύτητα και τον προσανατολισμό του ανέμου.	el
heal.abstract	The aim of the present dissertation is to study the heat transfer to the Pentelic marble found in the Parthenon of Acropolis, Athens. The Parthenon is deemed to be the most important monument of the Greek cultural heritage, due to its architectural, artistic and historical value. It’s the first time that a thermal simulation model is combined with ir thermography to study an important greek monument. The central axes of the study are summed up as follows: 1. An initial approach to the construction of a thermal simulation model for heat transfer due to sun radiation, by means of theoretical equations of heat transfer. 2. Application of infrared thermography and tracing the temperature distribution on different facets of the monument. 3. Surface point measurements of temperature and humidity using thermometer with sensors and ir thermometer and humidity meter. At the first stage of the study, the proposed simulation model was constructed, ensued by non-destructive in situ measurements. Through the comparative study of the outcomes produced by these approaches a validation of the model and an assessment of the use of the thermal model was conducted, resulting in the creation of a system of monitoring of the monument and the diagnosis of decay. Moreover, there was a comparison between the outcomes produced by infrared thermography and surface point measurements of temperature with sensors, aiming at the quantification and the prototyping of the method. What was finally studied is the impact of different environmental factors, such as environment temperature, relative humidity, solar irradiation and wind velocity. The results present a repeatability under identical conditions of measurement, both in each individual method and regarding the temperature variations among the three methods. The suggested thermal model led to larger temperature values compared to the ones documented during surface measurements of temperature with sensors. Variations were greater when relative humidity was higher. Conversely, infrared thermography traced a smaller scale of temperature in comparison to surface measurements of temperature with sensors and hence the outcomes produced by the thermal model during all days. The greatest variation incurred on days with a higher environment temperature and sun radiation intensity. The thermograms received from greater distance presented lower surface temperatures, as the increase of the distance leads to greater absorption of the emitted radiation by atmospheric particles. Surface measurements of temperature are affected by wind velocity and direction. The thermal simulation model presents homogeneous zones of temperature around the pillar. Regarding infrared thermography and surface measurements of temperature, there are differences of temperature observed at different spots of the pillar, not only because of the exposure to sun radiation, but also because of impurities or surface corrosion. The differences of temperature observed on the marble’s surface throughout a day, as well as from season to season are proportional to the increase of temperature, which marks the contribution of thermal fatigue to surface corrosion. The implementation of a thermal simulation model can serve as a very useful tool for the study of the heat transfer due to solar radiation to Pentelic marble. The present dissertation and the initial approach to such a model led to significant conclusions regarding the enhancement of the model itself, as well as the impact exerted by the material’s properties, the monument’s structure and geometry and the environment to study in the future the thermal fatigue of such a significant monument.	en
heal.advisorName	Μπακόλας, Αστέριος	el
heal.advisorName	Καρόγλου, Μαρία	el
heal.advisorName	Αγγελακοπούλου, Έλενα	el
heal.committeeMemberName	Θεοδώρου, Θεόδωρος	el
heal.committeeMemberName	Μοροπούλου, Αντωνία	el
heal.committeeMemberName	Κουρκουλής, Σταύρος	el
heal.committeeMemberName	Χαριτίδης, Κωνσταντίνος	el
heal.committeeMemberName	Μπακόλας, Αστέριος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο--Μεταπτυχιακή Εργασία. Διεπιστημονικό-Διατμηματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών (Δ.Π.Μ.Σ.) “Προστασία των Μνημείων”. Β΄ Κατεύθυνση : "Υλικά και Επεμβάσεις Συντήρησης"	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	182 σ.	el
heal.fullTextAvailability	true