Numerická a experimentální analýza kostelní věže sv. Jakuba v Kutné Hoře

Abstract

Dynamická analýza nám pomůže identifikovat parametry, které jsou potřeba pro zjištění globálního chování konstrukce. To je zvláště cenné při výpočtu historických konstrukcí, kde není možné odebrat vzorky pro destruktivní testy. Pomocí výsledků z dynamických experimentů můžeme kalibrovat FEM model a ten pak použít pro další účely. Cíle disertační práce jsou využít dynamické testování k zjištění stavu zvonové věže v kostelu sv. Jiří v Kutné Hoře. Všechny výsledky získané numerickým modelem jsou porovnány s výsledky získanými experimentálním měřením. Setování okrajových podmínek a materiálových vlastností numerického modelu bylo provedeno z vlastních frekvencí, získaných při měření. Po spočtení sil od zvonění se provedl výpočet vynuceného kmitání. Získané výsledky posunů byly v souladu s experimentem. Zároven lze říci, že zvonění nezpůsobuje žádné resonance a konstrukce je zezpečná.

Dynamic analysis techniques are a way of identifying the global behaviour of a structure. It is beneficial in heritage engineering works because the testing causes no damage to the building and can indicate a lot about its current properties, as well as potential concerns for damage. Dynamic testing results can also be used to calibrate FEM models to be used as an engineering tool in design and analysis. The objectives of this paper are to use dynamic testing and analysis to determine the safety of the bell tower in the St. James Church in Kutná Hora, Czech Republic. All numerical results are compared with experimental values to verify acceptability. First, dynamic testing is completed to get experimental results of the fundamental frequencies of the tower. These are then used to develop a numerical model. The model is then used to simulate the ringing of the bell to check for signs of resonance, such as large displacements. Conclusions are made about the safety of continued bell use and the viability of the results.