Konstruktion
Die Steinbauwerke wurden zwischen dem 9. und 15. Jh. erbaut und sind heute meist mehr oder weniger verfallene Ruinen. Der Großteil besteht aus Steinblöcken, die zwar ohne Bindemittel zusammengebaut wurden, jedoch hier und da feuerfeste Ziegel aufweisen. Bei den bis heute erhaltenen Tempeln ist eine stetige Bruchentwicklung festzustellen, hauptsächlich als Zerfall der Steinmauern infolge vieler verschiedener Faktoren.
Zusätzlich zu einer aus heutiger Sicht ungeeigneten Baumethode, stellen schwierige klimatische Verhältnisse die Hauptursache für den Verfall dar.
Tragwerksplanung
Beobachtungen von Verformungen und Temperaturen bei ausgewählten Tempeln zeigten, dass die Differenz zwischen höchster und niedrigster Temperatur an vereinzelten Außenflächen im Laufe eines Jahres mehr als 60°C beträgt. Außerdem liegen große Wärmeunterschiede zwischen Tag und Nacht vor. Oft war die Temperatur an Innenflächen etwa 40°C geringer als an Außenflächen.
Dies führt zu einer ungleichmäßigen Belastung und großen Wärmedehnungen innerhalb der Steinbauten. Infolgedessen und aufgrund weiterer Faktoren dehnen sich die Blockverbindungen aus und einzelne Steine fallen heraus. Schließlich zerfällt der Tempel in Einzelteile und bricht zusammen.
Numerische Simulationen zum Tragverhalten erfolgen im FEM‑Programm RFEM, mit dem ein hoher Übereinstimmungsgrad der Eigenschaften realer Steintempelstrukturen mit denen eines numerischen Models erreicht werden kann. Das Ziel der Analyse besteht darin, weitere Entwicklungen der technischen Bedingungen auf Grundlage der Simulationsergebnisse vorherzusagen.
Die gewonnen Erkenntnisse können anderen Forschungsprojekten dienen, darunter die Aufstellung optimaler Schutzmaßnahmen zur Stabilisierung der Steinanlagen.
Bisher wurden 3D‑Modelle typischer Struktursegmente, u. a. eine Einzelwand, eine tetragonale Pyramide, ein überdachter Säulengang sowie diverse Turmformen, erstellt und in RFEM getestet.
Die numerischen Modelle wurden mit Volumenelementen abgebildet, die die einzelnen Steinblöcke darstellen. Die gegenseitige Wechselwirkung der Blöcke wurde durch Kontaktelemente simuliert, um somit Zugwirkungen quer zur Verbindung beseitigen und unterschiedliche Reibungsintensität zwischen den Blockkontakten berücksichtigen zu können.
Eine Reihe an Simulationen wurde für Temperaturlasteinwirkungen unter Berücksichtigung charakteristischer Baugrundeigenschaften und verschiedener Anschlussformen von Steinblöcken durchgeführt. Die numerischen Analyseergebnisse zeigen eine deutliche Übereinstimmung mit dem Tragverhalten der Steinstruktur (Verformungen, Versagen usw.). Die Forschung hat bewiesen, dass die Temperaturlast bedeutende Werte aufweist und einen beträchtlichen Einfluss auf den Tempelzustand ausübt, der sich immer mehr verschlechtert.
Die Forschungserkenntnisse werden weiterentwickelt, so dass die Auswirkung von Temperatur-änderungen auf das Tragverhalten der Steindenkmäler genauer erfasst und optimale Maßnahmen eingeleitet werden können, um die Monumente für nachfolgende Generationen zu bewahren.
| Tschechisches Forschungsteam | Projektmanager Dr. Karel Kranda Akademie der Wissenschaften der Tschechischen Republik Institut für Kernphysik neutron.ujf.cas.cz Leiter des Forschungsteams Doc. Ing. Jan Pašek, Ph.D. Fakultät für Bauwesen der Tschechische Technische Universität Prag Abteilung für Gebäudestrukturen kps.fsv.cvut.cz Teammitglieder Ing. Jiří Svoboda Ing. Hansley Pravin Gaya Otakar Veverka |
