Tecniche innovative per il miglioramento sismico di edifici storico-monumentali

Nel presente lavoro vengono studiate e proposte tecniche innovative per la protezione sismica di edifici storico-monumentali basate sull’isolamento e la dissipazione energetica. Lo studio pur se di carattere generale è stato applicato in particolare a tre tipologie di costruzioni: i telai in cemento armato dell’edilizia industriale dei primi del ‘900, le torri snelle di muratura ed infine gli edifici monumentali (edifici di culto a pianta basilicale). Dopo una parte introduttiva che riassume lo stato dell’arte e le linee guida in merito agli interventi di miglioramento sismico per gli edifici storico-monumentali, la tesi è organizzata in tre parti riguardanti le tre tipologie di costruzioni citate. La prima parte è dedicata all’adeguamento simico di telai in cemento armato progettati per i soli carichi gravitazionali. In questa tipologia ricadono anche i telai storici in cemento armato dell’edilizia industriale dei primi anni del ‘900. La tecnica innovativa studiata nel dettaglio è l’adeguamento mediante introduzione di controventi eccentrici. Per tale tecnica è stato sviluppato un nuovo metodo di progetto e di verifica dell’adeguamento di facile applicazione e pertanto con possibili ricadute sulla pratica ingegneristica professionale. Il metodo di progetto e verifica dell’adeguamento mediante controventi eccentrici è stato validato mediante applicazione a due casi studio: un telaio piano in cemento armato e un telaio tridimensionale dell’edilizia industriale dei primi del ‘900 soggetto a tutela storico-artistica. La seconda parte riguarda l’analisi delle possibili tecniche per il miglioramento sismico di torri snelle in muratura. Dopo lo studio del particolare comportamento dinamico di tali costruzioni, con riferimento ad un caso studio sono state verificate alcune classiche tecniche di miglioramento sismico già proposte in letteratura, quali la precompressione verticale e l’introduzione di dispositivi SMAD (dispositivi con leghe a memoria di forma). Comprovata la scarsa efficacia di tali metodologie di intervento, è stata sviluppata una nuova tecnica di miglioramento sismico mediante l’introduzione di dispositivi isteretici e precompressione parziale della canna della torre. Questa nuova tecnica è stata validata mediante analisi numeriche e test sperimentali su un modello in scala sottoposto ad input dinamico. La terza parte consiste in una particolare applicazione delle tecniche di isolamento e dissipazione alla base ad un edificio di culto a pianta basilicale. Il caso di studio analizzato è la Cattedrale di Santo Stefano in Concordia Sagittaria (VE) che presenta una singolare configurazione strutturale allo stato di fatto. In questa terza parte, che è stata portata ad un grado di approfondimento inferiore rispetto alle altre due, vengono esposti i primi risultati ottenuti dallo studio di una possibile proposta di intervento. I risultati incoraggianti ottenuti suggeriscono la percorribilità di tali tecniche di intervento alla base degli edifici monumentali aprendo nuove prospettive di ricerca in questo campo che, ad oggi, presenta ancora pochi contributi scientifici. Le indagini relative alle tre tipologie di costruzioni studiate sono state condotte mediante l’ausilio di analisi, statiche e dinamiche, non-lineari per materiale e per geometria su modelli numerici ad elementi finiti. Mediante il post-processo dei risultati ottenuti dalle analisi numeriche si è valutata l’efficacia delle tecniche proposte anche mediante comparazioni energetiche fra gli esiti di una struttura esistente e la corrispondente post-adeguamento. Nella parte inerente il miglioramento sismico di torri snelle in muratura si è ricorsi anche alla validazione sperimentale mediante modellazione in scala ridotta.