Indagini struttrali sullo stato tenso-deformativo e sulle cause dei dissesti nella Basilica di Santa Maria Novella in Firenze mediante un modella a elementi finiti 3D

Santa Maria Novella è uno degli esempi più significativi di architettura gotica presenti in Italia, la cui storia evolve nei secoli fra diversi progetti e fasi di costruzione, che restituiscono oggigiorno un’importante opera nata dal sapiente intreccio di arte a architettura. Diversi sono stati i sopralluoghi negli anni per studiare lo stato di fessurazione delle murature, così come numerosi sono stati gli elaborati volti alla sua discussione e alla generazione di modelli nel tentativo di riprodurre quanto rilevato in sito. Questi, per lo più bidimensionali, sono stati adottati per simulare il comportamento delle strutture, mentre una geometria tridimensionale è stata sviluppata in tempi più recenti. I modelli finora ottenuti presentano tuttavia notevoli discrepanze se confrontati con il reale stato della Basilica, necessitando di un deciso affinamento delle geometrie e delle analisi. In questo elaborato si cercherà quindi di ottimizzare i modelli impiegati, cercando di accostarsi in modo migliore a quanto rilevato tramite stazione totale. A questo scopo si apporteranno modifiche alla geometria della struttura, variazioni delle proprietà dei materiali, delle condizioni di vincolo in particolare del sistema voltato e delle condizioni di carico, tramite modellazione dei sovraccarichi per materiali di riporto e delle coperture lignee. Il lavoro si sviluppa poi mediante l'introduzione di elementi coesivi in alcuni punti specifici del sistema di archi, in modo da migliorarne il comportamento deformativo complessivo. Si proseguirà con la modellazione del sottosuolo della Basilica mediante un sistema di molle, in un primo concreto tentativo di riprodurre i cedimenti che possono verificarsi ai basamenti di pilastri e murature perimetrali. Si concluderà con l'introduzione delle proprietà a lungo termine per le arenarie costituenti la struttura, cercando di migliorare l'ordine di grandezza delle deformazioni, simulando una vita approssimativa della Basilica di circa 700 anni, così come riportato dalle documentazioni storiche. Le analisi saranno svolte in campo elastico lineare per quanto concerne l'intero corpo basilicale, mentre analisi XFEM in campo non lineare saranno riservate allo studio della propagazione di eventuali fessure per una sola campata della Basilica. In tale modo non si andrà a incidere significativamente sull'onere computazionale delle analisi, potendo ugualmente apprezzare un primo innesco e sviluppo di fessure mediante questo modello ridotto.