Vibrations effects on the ageing of historical stained glass windows of the Milan Cathedral

The problem of the deterioration of stained glass windows of churches and cathedrals due to the environmental conditions is well known; however, only a very limited amount of studies addresses the potential permanent damages due to vibrations and sound pressure. The present work is aimed at filling the gap in the understanding of these phenomena: from the permanent monitoring of the stained glass windows of the Milan Cathedral, comparisons are made with vibrations induced by concerts in the square in front of the cathedral. A model for the damage is developed. The cyclic behaviour of the material is characterized experimentally, and the obtained results are used in a finite elements simulation. Experiments are conducted in order to try to link permanent accumulating damages to recorded vibration levels. In particular concert-like vibrations are induced on a leaded glass panel with the use of an electrodynamic shaker to simulate its ageing. The stereo digital image correlation technique is, instead, adopted to analyze the vibration amplitudes of a whole window panel.

Il problema del degrado delle vetrate artistiche di chiese e cattedrali, causate dalle condizioni ambientali, è ben noto: tuttavia, solo un limitato numero di studi affronta il problema dal punto di vista dei danni potenzialmente provocabili da vibrazioni e pressione sonora. Il presente lavoro si pone l'obiettivo di colmare questa mancanza nella conoscenza dei suddetti fenomeni: partendo dai dati provenienti dal costante monitoraggio delle vetrate del Duomo di Milano, si svolgono confronti con le vibrazioni indotte dallo svolgimento di concerti nella piazza antistante la cattedrale. Viene sviluppato un modello per il danneggiamento progressivo delle vetrate. Viene caratterizzato sperimentalmente il comportamento ciclico del materiale e i risultati ottenuti sono inseriti in una simulazione ad elementi finiti. Sono condotte prove sperimentali per collegare il progressivo danneggiamento delle vetrate con i livelli di vibrazione registrati. In particolare, si inducono, su un pannello vitreo, vibrazioni simili a quelle che possono essere provocate da un concerto mediante l'utilizzo di un tavolo vibrante. La tecnica della stereoscopia, in abbinamento alla digital image correlation, è utilizzata per l'analisi delle ampiezze di vibrazione di un pannello vitreo nella sua interezza.