Denne artikkelen er produsert og finansiert av Sintef - les mer.
Disse husene står på hundre år gammelt treverk. Er det fortsatt sterkt nok?
Forskere har brukt lydbølger og sensorer for å finne svaret.
Forskerne lytter til hvordan gamle bygninger beveger seg. Målet er å finne ut hvordan bryggene langs Nidelva i Trondheim best kan bevares.(Illustrasjonsfoto: iStock)
Langs Nidelva ligger de gamle lagerbygningene i tre, kjent som bryggene.
De er blant Trondheims mest karakteristiske bygninger. Flere er mange hundre år gamle.
Men hvordan kan vi vite om bjelker og vegger som har stått i århundrer, fortsatt er sterke nok?
Det er mulig å undersøke hvor sterkt treverk er ved å ta ut prøver og belaste dem til de går i stykker.
Men i gamle, verneverdige bygninger er det viktig å bevare mest mulig av det opprinnelige treverket. Derfor tester forskerne metoder som kan avsløre hvor godt treverket er, uten å skade det.
I en ny studie har forskere ved Sintef og NTNU testet metodene på Brygga 53–55 i Kjøpmannsgata i Trondheim.
Brygga er under restaurering og regnes som en av de eldste bevarte i byen, med historie tilbake til 1600-tallet.
Gamle trebygninger kan ha mer levetid igjen enn alderen skulle tilsi. Brygga 53–55 i Trondheim er undersøkt med metoder som krever minimale inngrep.(Foto: Saule Tulebekova)
Forskere fant klare mønstre
Forskerne undersøkte ikke bare enkelte bjelker. De ville også finne ut hvordan hele den gamle bygningen beveger seg.
Derfor plasserte de 18 trådløse sensorer på ulike steder i bygningen. Sensorene målte svært små bevegelser gjennom to timer. Målingene ble gjort om kvelden for å unngå forstyrrelser fra byggearbeidene som pågår.
Alle bygninger beveger seg litt. Vind og aktivitet i nærheten får dem til å vibrere. Bevegelsene er vanligvis så små at vi ikke merker dem.
– Måten bygningen vibrerer på, kan sammenlignes med et slags fingeravtrykk. En konstruksjons masse, stivhet og oppbygning påvirker hvilke frekvenser den naturlig svinger med og hvordan ulike deler beveger seg i forhold til hverandre.
Det sier forsker Saule Tulebekova ved NTNU, som utførte målingene.
Forskerne Katarzyna Ostapska (t.v.) og Saule Tulebekova inne i Brygga 53–55, der gammelt treverk er undersøkt med moderne målemetoder.(Foto: Privat)
Lydbølger gjennom flere hundre år gammelt tre
Under restaureringen var en rekke gamle granbjelker allerede tatt ut av bygningen.
Seks av disse ble undersøkt nærmere. Her kombinerte forskerne flere metoder for å få informasjon om for eksempel massetetthet og elastisitet.
Blant annet sendte de ultralyd og mekaniske spenningsbølger gjennom treverket.
– Prinsippet er at hastigheten på bølgene gir informasjon om treets mekaniske egenskaper når de beveger seg gjennom materialet. For eksempel om graden av stivhet. Men hastigheten gir også informasjon om mulige defekter, som sprekker eller råte, forklarer Tulebekova.
Annonse
I tillegg ble bjelkene skannet med LiDAR. Dette er en teknologi som bruker laserlys til å lage en nøyaktig 3D-modell. Her ble faktisk LiDAR-sensoren i en iPhone brukt til å registrere geometri og tekstur ved bruk av såkalt fotogrammetri.
Det er en metode der man bruker flere bilder av samme område eller gjenstand for å lage nøyaktige målinger og 3D-modeller av hvordan det ser ut i virkeligheten.
De digitale modellene gjorde det mulig å beregne bjelkenes dimensjoner og volum mer nøyaktig. Dette var nødvendig for å kunne anslå tetthet og stivhet.
Forskerne brukte dessuten en resistograf på materiale som uansett skulle kasseres. Dette er et instrument som bruker et tynt bor til å avdekke råte og andre skjulte skader i treverket.
Et svært tynt bor føres inn i treverket. Motstanden boret møter, gir forskerne informasjon om treets tetthet og mulige skjulte skader.
– Fordi metoden lager et lite hull, regnes den som delvis destruktiv og ble derfor ikke brukt på de seks bjelkene som ikke skulle ødelegges, forklarer forsker Katarzyna Ostapska.
Gammelt tre kan fortsatt ha gode egenskaper
Resultatene viser at gammelt treverk kan beholde mye av styrken sin, selv etter flere hundre år.
Samtidig var det tydelige forskjeller både mellom de enkelte bjelkene og mellom de ulike målemetodene. Sprekker, ujevnheter og naturlig variasjon i treverket kan være noe av forklaringen.
Undersøkelsene tyder på at treverket fortsatt har gode nok egenskaper til å brukes videre under tilsvarende forhold.
– Det er et viktig forbehold. Studien omfatter bare seks bjelker, og resultatene kan derfor ikke uten videre overføres til alt treverk i brygga eller til andre historiske bygninger. Vi må også teste noen treelementer videre for å bekrefte styrken, sier Ostapska.
Simone Conta og Katarzyna Ostapska måler opp treprøver fra bygningen.(Foto: Saule Tulebekova)
Brygga har blitt reparert og endret gjennom flere hundre år
Annonse
Det ble laget en digital modell av brygga basert på feltmålingene.
Den virtuelle bygningen ble satt i bevegelse, og resultatene ble sammenlignet med målingene fra den virkelige brygga.
Modellen gjenga bevegelsene godt, men ikke helt. Beregningene viste blant annet noe lavere svingefrekvenser enn målingene.
– Det forteller oss at modellen ennå ikke fanger opp alle egenskapene til den kompliserte, gamle konstruksjonen, sier Tulebekova.
Brygga har blitt reparert og endret gjennom flere hundre år.
Blant annet er deler av den forsterket med stål, noe som også kan påvirke hvordan bygningen oppfører seg, forklarer hun.
Tømmerveggene betyr mer enn forventet
En av de interessante observasjonene kom da forskerne undersøkte hvilke deler av konstruksjonen som betyr mest for hvordan hele bygningen oppfører seg.
Det viste seg nemlig at de gamle laftede tømmerveggene spiller en særlig viktig rolle for bygningens stabilitet.
De har større betydning enn både bindingsverket og etasjeskillene.
– Også treverkets tetthet og vekt påvirker hvordan bygningen beveger seg. Skal man lage gode digitale modeller av gamle trebygninger, må man derfor kjenne både materialene og måten bygningen er satt sammen på, forklarer Ostapska.
Slike metoder kan gjøre gjenbruk enklere
Annonse
Når gamle bygninger restaureres, må man vurdere hva som kan bevares og hva som må skiftes ut.
Manglende kunnskap om treverket kan føre til at mer enn nødvendig blir erstattet.
– Ved å kombinere ikke-ødeleggende metoder som sensormålinger, materialtesting og digitale modeller kan vi forstå både det enkelte treelement og bygningen som helhet. Slik kan inngrepene begrenses, sier Ostapska.
Det kan være særlig verdifullt i kulturhistoriske bygninger, der selve originalmaterialet er en viktig del av det man ønsker å bevare.
Ved å lytte til hvordan gamle bygninger beveger seg, kan forskerne altså få kunnskap som gjør det lettere å ta vare på dem.
Studien er gjennomført som en del av prosjektet TiReX.
