Investigation of a Faulty Historical Structure: Saint Barbara Church

Abstract

Anglès: This thesis faces the study of the Saint Barbara Church, which is located in Kutná Hora. In the first part of the work, a research on the historical background was carried out including the development of the city and the construction steps of the church. To understand the current state of the church it was vital to revise the historical intervention as well as the current ones. The second part of the thesis focused on the structural behavior of the church. Basically, the aim of the study was to analyze the buttresses since the stability of Saint Barbara strongly depends on them. Due to the location of the church and its damage pattern, special attention was paid to the temperature effect in the structure, particularly in the flying arches. To study the buttresses two non linear models were prepared using finite elements. The first model consisted on the buttress in its original shape and the second one considered the strengthened system. In order to define the materials in the numerical model, compression and tensile test were carried out on the laboratory. The models were run under four different load combinations, each of them include selfweight and one temperature load case. In that way it was possible to evaluate the behavior of the structure under possible extreme temperature situations and to compare between the responses of the two models. Supported on the results of the models and the visual survey, it was concluded that at the present the structure has a good static situation. It is remarkable that the current restoration follow the modern conservation criteria, being completely respectful of the structure. Some possible further interventions aiming to maintain the achieved state of conservation are also suggested.

Castellà: Esta tesis afronta al estudio de la Iglesia de Santa Bárbara que esta localizada en Kutná Hora. En la primera parte de este trabajo, se realizó una investigación sobre los antecedentes históricos incluyendo el desarrollo de la ciudad y las etapas constructivas de la iglesia. Para poder entender el estado actual de la iglesia fue necesario revisar tanto las intervenciones históricas como las actuales. La segunda parte de esta tesis se focaliza en el comportamiento estructural de la iglesia. Básicamente, el objetivo del estudio fue analizar los contrafuertes ya que la estabilidad de Santa Bárbara depende fuertemente de ellos. Debido a la ubicación de la iglesia y a su patrón de daños, se debió prestar especial atención al efecto de la temperatura en la estructura, particularmente en los arbotantes. Para estudiar los contrafuertes se prepararon dos modelos no lineares usando elementos finitos. El primer modelo consiste en los contrafuertes en su forma original y el segundo considera el sistema reforzado. Con el fin de definir los materiales en el modelo numérico se realizaron pruebas de compresión y tracción en el laboratorio. Los modelos fueron ejecutados bajo cuatro combinaciones de cargas diferentes, cada una de ellas incluye peso propio y un estado de carga de temperatura. De este modo fue posible evaluar el comportamiento de la estructura bajo situaciones de temperaturas extremas y a su vez comparar las respuestas de los modelos. Basándose en los resultados de los modelos y la inspección visual se pudo concluir que la estructura presenta actualmente una buena situación estática. Es destacable que la restauración actual sigue los criterios de conservación vigentes siendo totalmente respetuosa de la estructura. Se sugieren algunas intervenciones complementarias con el objetivo de mantener el estado de conservación alcanzado.