La modellazione meccanica di strutture murarie snelle, quali torri e campanili, assume oggi grande rilevanza alla luce dei recenti eventi sismici avvenuti in Italia, che hanno provocato danneggiamenti, e in alcuni casi il collasso, di diversi esemplari di questa importante tipologia del patrimonio architettonico italiano. Questa ricerca si propone di analizzare il comportamento statico del Campanile di Santa Maria Gloriosa dei Frari mediante l’utilizzo di modelli agli elementi finiti. Viene pertanto proposta una breve trattazione in cui vengono inizialmente illustrati gli aspetti tecnico-strutturali del campanile analizzato e successivamente viene proposta la metodologia utilizzata. La modellazione FEM sviluppata in condizioni di carico di servizio intende valutare la sensitività dei risultati rispetto alla raffinatezza del modello FEM proposto. Dopo una breve descrizione del campanile e delle sue caratteristiche architettoniche, materiche, tecnologiche e strutturali, vengono presentati alcuni modelli FEM del campanile realizzati con diversi livelli di dettaglio, con lo scopo di valutare la loro affidabilità nel cogliere il comportamento strutturale globale e la loro sensitività rispetto alla raffinatezza del modello. In questa prima fase le analisi sono condotte in condizioni di servizio, applicando i carichi staticamente – il peso proprio e la cella campanaria - e rimanendo in campo elastico. In tal senso sono stati realizzati 4 modelli FEM del campanile con differenti livello di dettaglio rispetto alla geometrica reale del campanile: 1. Modello dettagliato con nucleo: il paramento esterno del campanile è modellato con le reali caratteristiche geometriche e con la presenza del nucleo interno; 2. Modello dettagliato senza nucleo: viene modellato il solo paramento esterno del campanile con le reali caratteristiche geometriche, ma senza la presenza del nucleo interno; 3. Modello semplificato con nucleo: il paramento esterno del campanile è semplificato quale trave a sezione scatolare di spessore costante, così come il nucleo interno; 4. Modello semplificato senza nucleo: viene modellazione solo paramento esterno semplificato, senza nucleo interno. L’analisi ha lo scopo di valutare gli effetti delle caratteristiche geometriche e costruttive del campanile sul suo comportamento globale, in particolare: la presenza del nucleo interno, le differenza di spessore delle murature e le lesene, la presenza e la posizione delle aperture e le imperfezioni geometriche, con attenzione ai fuori piombo. Il confronto tra i risultati ottenuti dai diversi modelli fornisce lo spunto per formulare alcune considerazioni sul rapporto tra l'accuratezza dei modelli FEM di torri e campanili e la loro capacità di descrivere il comportamento strutturale globale: se da un lato, ovviamente, una maggiore raffinatezza del modello fornisce risultati più accurati – soprattutto a livello locale – dall'altro l'onere computazionale richiesto nel caso di analisi più complesse – dinamiche e/o in ambito non lineare – può costituire un ostacolo senza fornire informazioni utili per la valutazione del comportamento globale, rendendo così vantaggioso l'utilizzo di modelli meno raffinati.

Alcune considerazioni sulla modellazione FEM del campanile di Santa Maria Gloriosa dei Frari: sensitività della modellazione a parametri geometrici e costruttivi

DE NARDI, CRISTINA;PAVLOVIC, MILORAD;RECCIA, EMANUELE
2014

Abstract

La modellazione meccanica di strutture murarie snelle, quali torri e campanili, assume oggi grande rilevanza alla luce dei recenti eventi sismici avvenuti in Italia, che hanno provocato danneggiamenti, e in alcuni casi il collasso, di diversi esemplari di questa importante tipologia del patrimonio architettonico italiano. Questa ricerca si propone di analizzare il comportamento statico del Campanile di Santa Maria Gloriosa dei Frari mediante l’utilizzo di modelli agli elementi finiti. Viene pertanto proposta una breve trattazione in cui vengono inizialmente illustrati gli aspetti tecnico-strutturali del campanile analizzato e successivamente viene proposta la metodologia utilizzata. La modellazione FEM sviluppata in condizioni di carico di servizio intende valutare la sensitività dei risultati rispetto alla raffinatezza del modello FEM proposto. Dopo una breve descrizione del campanile e delle sue caratteristiche architettoniche, materiche, tecnologiche e strutturali, vengono presentati alcuni modelli FEM del campanile realizzati con diversi livelli di dettaglio, con lo scopo di valutare la loro affidabilità nel cogliere il comportamento strutturale globale e la loro sensitività rispetto alla raffinatezza del modello. In questa prima fase le analisi sono condotte in condizioni di servizio, applicando i carichi staticamente – il peso proprio e la cella campanaria - e rimanendo in campo elastico. In tal senso sono stati realizzati 4 modelli FEM del campanile con differenti livello di dettaglio rispetto alla geometrica reale del campanile: 1. Modello dettagliato con nucleo: il paramento esterno del campanile è modellato con le reali caratteristiche geometriche e con la presenza del nucleo interno; 2. Modello dettagliato senza nucleo: viene modellato il solo paramento esterno del campanile con le reali caratteristiche geometriche, ma senza la presenza del nucleo interno; 3. Modello semplificato con nucleo: il paramento esterno del campanile è semplificato quale trave a sezione scatolare di spessore costante, così come il nucleo interno; 4. Modello semplificato senza nucleo: viene modellazione solo paramento esterno semplificato, senza nucleo interno. L’analisi ha lo scopo di valutare gli effetti delle caratteristiche geometriche e costruttive del campanile sul suo comportamento globale, in particolare: la presenza del nucleo interno, le differenza di spessore delle murature e le lesene, la presenza e la posizione delle aperture e le imperfezioni geometriche, con attenzione ai fuori piombo. Il confronto tra i risultati ottenuti dai diversi modelli fornisce lo spunto per formulare alcune considerazioni sul rapporto tra l'accuratezza dei modelli FEM di torri e campanili e la loro capacità di descrivere il comportamento strutturale globale: se da un lato, ovviamente, una maggiore raffinatezza del modello fornisce risultati più accurati – soprattutto a livello locale – dall'altro l'onere computazionale richiesto nel caso di analisi più complesse – dinamiche e/o in ambito non lineare – può costituire un ostacolo senza fornire informazioni utili per la valutazione del comportamento globale, rendendo così vantaggioso l'utilizzo di modelli meno raffinati.
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