禿げたアーチ

バルドアーチとは、石造建築物や石積み建築物の重要な要石が腐食したアーチのことです。放置すると、症状が進行し、最終的にはアーチやアーチに支えられた構造物の破損につながります。

アーチの構造劣化はさまざまな理由で発生します。アーチを構成する石材や石積み部品は、長期間にわたる物理的および化学的な攻撃に対して脆弱です。損傷の原因には、気象条件、人為的な機械的ストレス、不適切な設計、地震や野生動物などの自然障害などがあります。

アーチの下の地面が動くと、アーチ内の石同士の力学的な関係が変わり、最終的にアーチが破壊されます。アーチは、適切に設置されていれば、各石の表面全体に力を均等に分散します。アーチの下の地面が動くと、応力の分散に悪影響を及ぼします。両側が離れると、アーチは中央で沈みます。^[1]両側が近づくと、アーチにヒンジが形成され、その部分にかかる応力が増加します。^[2]アーチは水平から外れて傾くこともあり、個々の石の面に対して垂直でない力を誘発します。

地盤は、地震、霜、粘土の膨張、木の根、動物の巣穴、不安定な土壌など、さまざまな理由で長期間にわたって移動する可能性があります。これらはすべて、建物の基礎を動かす可能性があります。^[1]

天候は石造建築物の破壊に重要な役割を果たします。毎日または毎年の凍結/融解サイクルにより、亀裂に閉じ込められた水が膨張し、石が壊れたり、元の位置からずれたりします。^[1]地面の凍上により構造物が移動し、不安定になることがあります。^[1]降水量も特定の材料に悪影響を及ぼす可能性があります。石灰岩とセメントは雨による風化を受けます。^[3]自然の雨水の pH は、大気中の二酸化炭素により 5.6 です。^[4]これは、石灰岩とセメントを構成する炭酸カルシウムを溶解するのに十分な低さです。大気汚染により雨水の pH が下がり、この影響が大幅に高まります。^[3]米国東部では、雨水の pH は 2.0 まで低下することがあります。^[4]

雨は石やその他の原因から塩分を溶かし、石の割れ目や石の間に塩分を再び沈着させることもあります。その後、水分が蒸発すると塩分が結晶化し、割れ目の端に圧力がかかり、石が動いたり欠けたりする原因になります。^[3]この影響は沿岸部や都市部で最も顕著です。^[1]塩害は、道路や歩道の凍結防止に塩分を使用している都市でも蔓延しています。^[1]

アーチの石の間にモルタルが含まれている場合、モルタルが風化する可能性が高くなります。モルタルが劣化すると、両側の石が支えられなくなり、破損につながります。

振動を引き起こす人間の活動は、他の構造要素と同様に、石造アーチを意図せず損傷する可能性があります。^[5]道路交通によって引き起こされる振動により、石が互いに擦れ合い、時間の経過とともに移動する可能性があります。アーチは最終的に不安定になり、崩壊する可能性があります。

側面に十分なサポートがないアーチは、沈み込んで壊れます。すべてのアーチは、構造物の重量の一部を水平方向の外向きの推力に変換します。構造物はしばらくは安定しますが、アーチは周囲の壁を継続的に外側に押します。これは、適切なエンジニアリングによって防止できます。アーチは、外壁のバットレス、アーチとコーナーの間の厚くて重い壁構造、または各アーチの両側に 2 つのアーチが対向するように連続してアーチを使用することによってサポートできます。

建設段階で予防措置を講じ、長期間にわたって石積みを適切に維持することで、アーチの露出状態を防ぐことができます。堅固な基礎を使用することで、地盤の動きを防ぐことができます。基礎付近の植物を取り除き、動物が穴を掘るのを防ぐと、基礎を安定させることができます。

建物の周囲の排水を確保し、屋根を良好な状態に保っておくことで、凍害を軽減できます。これにより、寒い天候の間に石が水に浸って割れるのを防ぎます。石に水がかからないようにすることで、塩分や酸性雨による被害も防ぎます。残念ながら、雨水を壁にかけないようにすることが常に可能であるとは限りません。石に塗料を塗って雨や汚染から保護することもできますが、歴史的建造物の外観を変えてしまうため、多くの場合拒否されます。^[3]石を定期的に清掃すると、化学的風化の影響を軽減するのに役立ちます。^[3]汚染物質は石の外面に蓄積します。それらは石と反応して外側の部分を劣化させます。これにより石の外観が劣化し、最終的には破損するまで弱くなります。最も一般的な方法は、真水でこすり洗いするか、スチーム洗浄することです。これは、大きな建物では非常に高価で時間がかかります。1シーズンで建物全体を処理することは不可能な場合があり、高い部分に到達するには足場を組む必要があります。

アーチは歴史的建造物や記念碑的建造物によく見られるため、保存することが望ましい場合が多い。劣化したアーチを修復または保存するには、さまざまな方法が採用されている。アーチ修復の第一段階は、構造を評価して損傷の深刻度を判断し、修復に最適な技術を決定することである。建築家またはエンジニアは、一定期間の変形率を測定し、アーチの劣化速度を確認する。変形は、建設直後の沈下期間中に発生した可能性がある。その場合、損傷の修復はそれほど緊急ではない。^[2]

修復の目的も重要な考慮事項です。目的がさらなる劣化を防ぐことだけであれば、元の状態に戻すことよりも作業量は少なくなります。

アーチは、構造に新しい材料を追加することで補強することができます。破損のモードによって、アーチをどのように補強すべきかが決まります。アーチの最も一般的な破損は、上部近くの石が外側に移動するものです。アーチは常に横方向に圧力をかけるため、外側への圧力を管理する必要があります。アーチが横方向に破損している場合は、横方向の圧力を抑えるためにバットレスを構築できます。場合によっては、スチール製のテンションロッドを外部バットレスの代わりに使用して、元の外観を維持できます。^[3]

アーチ全体を準備せずに石材を取り除けば、アーチは崩壊します。作業を行う前にアーチを支える必要があります。アーチを支えるには、アーチを最初に構築したときと同様に、木製トラスの仮組を使用します。アーチ全体が木製仮組で支えられます。その後、個々の石材を取り外して修理または交換します。石材間の接合部を再補修またはグラウトすると、構造の完全性が大幅に向上します。^[2]アーチが沈下している場合は、油圧ジャッキを使用して補強し、石材を押し込んで再補修することができます。アーチを修理している間、アーチに支えられている構造物を支える必要があるため、これは非常に大変な作業になる可能性があります。

アーチは鋼鉄トラスを使って補強することもできる。反対派の中には、これによってアーチの見た目が悪くなり、歯列矯正器具のように見えると主張する人もいる。この補強がなければ、建物は構造的に不安定になるだろう。

• オブザーバーの建築の本– ジョン・ペノイヤーとマイケル・ライアン
• 教会管理人のための教会維持管理ガイド– ジェームズ・レッドコック