Indagini diagnostiche e analisi statica del ponte Azzone Visconti

The Italian heritage of historic structures is extensive and worthy of continued protection to guard the rich history of our country. The investigation and analysis of ancient structures, through the use of non-destructive techniques is becoming a fundamental aspect for the valuation of their structural behavior. These techniques can help to determine the quality of the materials used in the construction and to locate damages and discontinuities, and allow the preservation and maintenance. The subject of this thesis is the Azzone Visconti Bridge, a construction of great importance that still characterizes the municipality of Lecco, and has been for centuries the unique road connection between the city of Lecco and Milan. The Azzone Visconti bridge, built in the 30s of the fourteenth century is the most important medieval testimony that the city can offer, and for years has been rated as one of the most imposing building work of the entire region as well, according to some, even the background of the famous work of Leonardo Da Vinci, the "Mona Lisa". The structure, therefore, has a great importance for its historical value as well as to the fundamental role in the viability of the territory. In this context comes the responsibility entrusted by the City of Lecco to the Politecnico di Milano in order to carry out investigations, surveys and audits in order to reach a definition of the bearing capacity of the bridge Azzone Visconti. In the first chapter of the work, an historical analysis of the bridge has been carried out through an extensive research of documents from many archives and libraries. The fundamental aim of this first part is the reconstruction of the various construction phases and the various structural changes that have affected the structure in relation to the historical events that have interested the Lecco area. Therefore, any information regarding damage, restructurings and consolidations associated with historical events has been collected. The second chapter deals with a description of all the in-situ tests that were carried out during the spring months of 2015. Each of these tests has provided important information for the characterization of the build from a structural point of view and gave a real confirmation on previously identified and described historical phases. The manufacture historical interest has made these investigation particularly delicate, since it has been necessary to balance the need to collect consisting data with the preservation of the structure integrity. The five in situ tests performed were as follows: ground penetrating radar, sonic and tomographic surveys, vertical borings, horizontal coring and a preliminary load test. The third chapter is about ultrasonic investigation. This method has been used to deepen the structural knowledge through a subsequent test phase. These tests were at first carried out in the laboratory and then in situ, in order to improve and integrate the information produced by the tests described in the second chapter. The first step was to perform laboratory tests on representative stones, going to analyze the possible problems that could have been found on the field. Later, a streamlined system has been developed in order to collect informations on the ground quickly and effectively. The fourth chapter focuses on the structural modeling, based on the data collected. A model representing a stone arch was developed, on which were carried out different load simulations. These simulations tried to match the load tests that will be carried out later in agreement with the municipality of Lecco. Issues such as the three-dimensional distribution of the loads and the choice of a safety criterion for the stability of the structure have been tackled. In parallel to this model, representative of the 'old' part of the structure, a more complex model is being developed using the finite element method. When completed, it will simulate the behavior of the entire structure. At this stage, we managed to include in this work some simulations of the wider arch already studied by the previously described model. Finally, the concluding chapter summarizes the work and the obtained results.

Il patrimonio italiano delle strutture storiche è molto esteso e meritevole di una continua salvaguardia al fine di custodire la ricca storia del nostro paese. L’indagine e l’analisi di opere antiche, attraverso l’uso di tecniche non distruttive sono diventate di fondamentale importanza per la stima reale del comportamento strutturale in situ di una costruzione in termini di qualità di materiale utilizzato nella realizzazione e localizzazione del danneggiamento, e ne permettono la conservazione e il mantenimento. Oggetto del presente lavoro di tesi è il ponte Azzone Visconti, opera di rilevante importanza che ancora caratterizza il territorio comunale lecchese e da sempre collegamento della città di Lecco con Milano. Il ponte Azzone Visconti, costruito negli anni ’30 del secolo XIV è la testimonianza medievale più importante che la città può offrire e per anni è stata valutata come una delle più imponenti opere murarie dell’intera regione nonché, secondo alcuni, addirittura sfondo della famosa opera di Leonardo Da Vinci, La Gioconda”. Il manufatto, quindi, riveste un’importanza notevole per il suo valore storico nonché per il ruolo fondamentale nella viabilità del territorio. In quest’ottica si inserisce l’incarico affidato dal Comune di Lecco al Politecnico di Milano con lo scopo di effettuare indagini, rilievi e verifiche al fine di giungere alla definizione della capacità portante del Ponte Azzone Visconti. Nel primo capitolo della tesi si riporta un’analisi storica dell’opera attraverso un’approfondita ricerca di documenti presso numerosi archivi e biblioteche. Obiettivo fondamentale di questa prima parte è la ricostruzione delle varie fasi realizzative e dei diversi interventi strutturali che hanno interessato la struttura in relazione agli avvenimenti legati alla storia del territorio lecchese. Si è, dunque, raccolto qualsiasi informazione riguardante danneggiamenti, ristrutturazioni, consolidamenti connessi agli accadimenti storici. Il secondo capitolo presenta le diverse prove in situ che sono state effettuate nei mesi primaverili del 2015. Ognuna di queste prove ha fornito importanti informazioni per la caratterizzazione dell’opera dal punto di vista strutturale ed ha potuto dare una conferma tangibile sulle fasi storico-costruttive precedentemente individuate e descritte. L’interesse storico del manufatto ha reso queste fasi di indagine particolarmente delicate, in quanto è stato necessario bilanciare la necessità di raccogliere dati consistenti e numerosi con la conservazione dell’integrità della struttura. Le cinque prove in situ effettuate sono state le seguenti: rilievo georadar, prove soniche e tomografiche sulle pile, carotaggi verticali nelle pile, microcarotaggi orizzontali nelle pile e rilievo deformativo preliminare sotto carico. Nel terzo capitolo viene presentato il metodo di indagine a ultrasuoni, su cui ci siamo soffermati in una fase di test successivi. Questi sono stati svolti inizialmente in laboratorio e successivamente in situ, per poter migliorare ed integrare le informazioni raccolte con le prove descritte nel secondo capitolo. Il primo passo è stato quello di effettuare prove in laboratorio su pietre rappresentative, andando ad analizzare le possibili problematiche riscontrabili sul campo.. In seguito, si è sviluppato un sistema ottimizzato per raccogliere informazioni sulla strutturain maniera rapida ed efficace. Il quarto capitolo si focalizza sulla modellazione strutturale a partire dai dati raccolti. È stato sviluppato un modello rappresentativo di un’arcata della struttura in pietra, sul quale sono state svolte diverse simulazioni di carico, simulando le prove che dovranno essere effettuate più avanti in accordo con il Comune di Lecco. Durante la fase di modellazione sono state affrontate problematiche quali la distribuzione tridimensionale dei carichi e la scelta di un criterio di sicurezza per la stabilità della struttura. In parallelo a questo modello, rappresentativo della parte ‘antica’ della struttura, è in fase di sviluppo un modello più complesso, sviluppato tramite il metodo degli elementi finiti. Una volta completato, il modello simulerà il comportamento dell’intera struttura. In questo elaborato se ne riporta una descrizione concettuale ed alcune simulazioni preliminari relative all’arcata più ampia e già studiata attraverso il modello precedentemente descritto. Infine, il capitolo conclusivo riepiloga il lavoro svolto e riassume i risultati ottenuti.