Uso combinato di Tecniche diagnostiche strutturali ND per gli edifici storici

L'analisi strutturale delle costruzioni storiche o dei monumenti rappresenta un importante campo di ricerca sia dal punto di vista analitico che sperimentale, poiché questi edifici presentano caratteri di vulnerabilità complessi. Il problema della conoscenza e della tutela del patrimonio culturale è un tema articolato che richiede la collaborazione di diverse figure professionali quali l’architetto, l’ingegnere ed il restauratore. La finalità comune è la formulazione di ipotesi sulla stabilità delle costruzioni in muratura e la stima della sicurezza nella fruizione dell’edificio, oltre alla conservazione dell’edificio stesso. Per questo motivo è sempre più necessario saper identificare tempestivamente i segnali di danno ed essere in grado di determinarne le cause. I test di diagnostica non distruttiva sono applicabili alla maggior parte del patrimonio esistente, grazie alla loro natura non invasiva e sono in grado di fornire informazioni sullo stato di conservazione di specifici materiali, della struttura stessa o di elementi di essa, rispettandone l’integrità. Questi tipi di test si basano sulla correlazione tra alcuni parametri fisici come la densità, la propagazione delle onde elastiche nei solidi o l’impedenza elettrica. Le indagini ND svolte in situ tendono spesso a considerare i risultati ottenuti da diverse tecniche separatamente. Tuttavia, specialmente dopo i terremoti o in presenza di importanti danni osservabili, l’interpretazione combinata dei risultati derivanti da distribuite tecniche ND può aggiungere valore alle indagini. La seguente tesi di dottorato si pone in questo contesto articolato, con la proposta di combinare in modo innovativo due tecniche di diagnostica ND consolidate, basate sulla propagazione delle onde elastiche nei solidi e sulle vibrazioni ambientali, proponendone un’analisi finale critica. La risposta alle vibrazioni in un caso è stata ottenuta attraverso l’ausilio di test sonici, mentre le vibrazioni naturali sono state studiate con l’ausilio di un tromografo portatile. Generalmente la potenziale integrazione di queste due tecniche può risultare difficoltosa perché le prove soniche forniscono risultati locali mentre le vibrazioni ambientali risultati globali. Inoltre, l’eccitazione in un caso è indotta da un martello, mentre nel secondo caso la sorgente del rumore è il microtremore ambientale o il rumore antropico. Tuttavia, un potenziale punto comune di queste tecniche potrebbe essere l'identificazione dei danni, risentendo entrambi gli strumenti della rigidezza del sistema. Più specificamente, le frequenze naturali e le forme modali lungo una direzione principale, fornite dalle AVMs, possono essere messe in relazione con la velocità dell'onda sonica di attraversamento in porzioni di edificio danneggiate e non danneggiate lungo la stessa direzione. Il campo di applicazione delle indagini, proposto nella tesi, si concentra su un’unità strutturale tipo caratterizzata dalla presenza di muratura portante con un’apertura di tipo porta o finestra. Questa unità strutturale è facilmente identificabile in ogni edificio storico di ogni differente cultura e in questo lavoro vengono presentati i risultati di indagini condotte su murature Veneziane, Cubane e Nepalesi con caratteristiche geometriche comparabili. Entrambi gli strumenti di diagnostica ND utilizzati per le analisi sono dotati di accelerometri ed il loro principio di funzionamento si basa sull’acquisizioni di segnali in velocità o accelerazione. Ai fini di validare la tesi iniziale, i segnali dei test sonici sono stati processati con le medesime modalità tipicamente adottate nell’analisi dei segnali ottenuti mediamente lo strumento Tromino®. I segnali registrati nel dominio del tempo sono stati elaborati attraverso la trasformata veloce di Fourier per ottenere analisi spettrali in dominio di frequenza, ottenendo così uniformità tra le grandezze rilevate dalle due strumentazioni.