Studio sperimentale ed analitico della risposta strutturale delle costruzioni storiche

The aim of this dissertation is to study the behaviour of masonry structures and their assessment of safety and bearing capacity. The instruments adopted to pursue this aim are the numeric analysis and the experimental evidence, trying to merge these two aspects to obtain a model as much realistic and forecasting as possible. Is presented a discussion of many theories related to the most common bearing elements of a construction like arches, vaults, buttresses and shear walls with the help of the existing structural theories about masonry. Once the theoretical approach is known the case of Duomo di Milano is taken into account by analysing two regions: the main spire; the vaulting system and the arches of the nave. With the help of the surveys carried out recently, the causes of the damage are investigated and the load-bearing structural system is studied in order to determine where the internal actions are concentrated. The safety of the system will be verified through the definition of the pressure line and the study of possible collapse mechanisms. Using the software SAP2000 the load path inside the bearing system of the nave is investigated. Moreover is considered the case of the restoring work of York Minster, an important example of application for this thesis. Aware of the fact that such an analysis depends on the building taken into account, the ultimate intention of this work in a more general field of study, is to allow a more detailed restore planning and decrease the damage of historic buildings, saving more economical and material resources.

L’obiettivo della tesi è quello di studiare il comportamento delle strutture in muratura e la valutazione della loro sicurezza e capacità portante. I mezzi che vengono utilizzati a tale scopo sono l’analisi numerica e l’evidenza sperimentale, cercando di far interagire il più possibile questi due aspetti per ottenere una modellazione più realistica e predittiva possibile. Si segue un percorso articolato tra diverse teorie dedicate ai più comuni elementi portanti di una costruzione quali archi, volte, contrafforti, pareti di taglio supportate dalle fondamentali teorie strutturali esistenti per la muratura. Gettate le basi si prende in considerazione il caso studio del Duomo di Milano analizzando due importanti punti: la guglia maggiore e il sistema di volte ed archi delle navate. In unione ai rilievi svolti sulla struttura si cercano le cause principali del danneggiamento e il funzionamento del sistema portante della costruzione individuando i punti di maggior concentrazione delle azioni. Mediante il tracciamento della linea delle pressioni negli archi rampanti e lo studio dei loro possibili meccanismi di collasso si valuta la sicurezza del sistema. Attraverso un modello nel software SAP2000 del sistema di archi delle navate si studia il percorso delle azioni derivanti dalla sovrastruttura. In aggiunta si prende in considerazione il caso della cattedrale di York, il cui recupero è uno dei punti di riferimento per questo lavoro. Consapevole del fatto che un’analisi di questo tipo dipende dalla costruzione in oggetto, l’obiettivo finale a cui questo lavoro mira in un quadro generale di studio più ampio, è quello di poter consentire una pianificazione della manutenzione e una riduzione del danno sugli edifici storici, permettendo un risparmio di risorse economiche e materiali.