ESEMPI APPLICATIVI

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ESEMPI APPLICATIVI

Roma, 30 giugno – 3 luglio 2008
Linee guida per la valutazione e riduzione del
rischio sismico del patrimonio culturale
Corso di Aggiornamento
ESEMPI APPLICATIVI
2 luglio 2008 – 14.00-15.45
Prof. Claudio Modena
DCT – Università di Padova
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Roma, 2 luglio 2008
ESEMPI APPLICATIVI
Linee guida per la valutazione e riduzione del rischio sismico del patrimonio culturale – Corso di Aggiornamento
SOMMARIO
PALAZZI
CHIESE
TORRI
CASI
SPECIALI

il Palazzo Ducale di Urbino;

il Palazzo della Ragione (Padova);

la Loggia dell’Odeo Cornaro (Padova);

la Chiesa di Santa Maria in Organo (Verona);

la Cattedrale di Reggio Emilia;

la Chiesa di Santo Stefano (Monselice, Padova);

la Chiesa di Vobarno (Brescia);

la Chiesa di Santa Sofia (Padova);

la Torre Civica di Vicenza;

il Campanile della Cattedrale di Monza;

il Campanile dei Frari (Venezia);

l’Arca Scaligera (Verona);

le Mura di Montagnana (Padova);

la Cinta Muraria di Cittadella (Padova).
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PALAZZO DUCALE DI URBINO
SISTEMA VOLTATO
C
C

sostituzione dei frenelli in foglio (spessore 5 cm) con
frenelli in mattoni pieni a una testa (spessore 16 cm);
incollaggio ai due lati dei frenelli strisce di fibra di
carbonio inclinate. In questo modo si può creare una
specie di tirante ed il frenello può essere considerato
attivo sino alla sua estremità;
messa in opera di nervature trasversali collegate
all’estremità dei frenelli esistenti realizzate con file
di mattoni disposti di piatto su un letto di malta con
un nastro continuo in fibra di carbonio incollato
superiormente.
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NERVATURE E
FRENELLI
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TIRANTATURE DI FACCIATA
Fronte su Piazza Rinascimento
Cortile
del Gallo
Giardino del
Pasquino
Giardino pensile
Cortile d'Onore
Piazz a Duca Federico
Pi azza Rinascimento
Zona soggetta all'intervento
Capochiave
esistenti
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TIRANTATURE DI FACCIATA
Meccanismo elementare di danno:
ribaltamento dell’intera facciata
cPt
Pt
T3
Capochiave di progetto
cW2
h2
W2
Assicurare il perfetto contatto
p ias tra-muratura con inte rposizione
di lamine d i piombo
Barra inox Ø36mm filettata
inserita dall'esterno entro foro
praticato con carotaggio
T2
B
cV 20
cV 2v
V2
cuneo e
c ontrocuneo
Saldatura
di prima classe
cW1
h1
W1
A
T1
cV10
V1
cV1v
cW0
ho
W0
O
b
Barra Ø10 mm
L. = 10 mm
saldata
al paletto
Barra Ø10mm
L.=10mm
saldata al paletto
cilin dro inox Ø70 mm filettato
cilindro con foro filettato
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COPERTURE
Croci di nastro forato per
controventare il tetto
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COPERTURE
Vista da sotto della ventaglia
Il tavolato e un dettaglio del nastro metallico applicato
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IL PALAZZO DELLA RAGIONE (Padova)
1218 – 1219 Edificazione.
1306 – 1309 La scatola muraria viene innalzata di circa
6 metri e viene realizzata una nuova copertura a carena
di nave rovesciata; in seguito, vengono realizzate le
logge sui prospetti nord e sud.
1420 Un incendio devasta il salone e tutte le strutture
lignee vengono ricostruite.
1730 Vengono stanziate somme ingenti per interventi
di recupero del tetto e degli affreschi;
1757 – 1759 Ricostruzione sotto la 1736 Vengono affidati a Giovanni Poleni i lavori di
direzione dell’arch. Bartolomeo Ferracina rifacimento del tetto.
e con la soprintendenza e progettazione 1756 Un turbine devasta la copertura ed i loggiati.
del marchese Giovanni Poleni.
1888 Vengono rilevate le precarie
condizioni
statiche
del
salone,
soprattutto agli angoli sud-est e nord-est
delle logge.
Fine ‘900 Viene abbattuto sul fronte
occidentale il volto, ovvero il cavalcavia
che immetteva nell’edificio del carcere.
1951 Riparazione della copertura con
sostituzione di molte lastre di piombo.
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Il tetto copre un unico ambiente, dai lati non ortogonali, approssimativamente largo 28
m e lungo 80 m.
Esso è costituito da costole snelle (circa 36x40 cm2), ottenute dall’unione di tavole
curve spesse 12 cm, di lunghezza variabile fra 1 e 3 m e inchiodate fra loro.
σ
σ
0.0
σ
σ
0.0
σ
MPa
0.52 MPa
σ
σ
0.52 MPa
σ
σ
σ
σ
0.69 MPa
0.35 MPa
σ
0.43 MPa
MPa
0.78 MPa
σ
0.86 MPa
0.60 MPa
σ 0.86 MPa
σ 1.12 MPa
0.60 MPa
σ
0.69 MPa
0.26 MPa
0.0
MPa
σ
0.0
σ
MPa
0.43 MPa
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IL PRIMO SISTEMA DI MONITORAGGIO
Monitoraggio continuo dell’apertura delle lesioni
esistenti sul sistema voltato che regge il piano del
salone, al fine di controllare gli effetti prodotti dalle
operazioni che vi vengono svolte per la sistemazione
della copertura.
Il sistema di controllo è costituito da nove sensori
(fessurimetri elettrici monoassiali), posizionati nel
settore Ovest del palazzo a cavallo delle principali
lesioni.
Le prime letture hanno avuto inizio a partire dal 18
dicembre 1998 ma il monitoraggio con letture
continue è stato avviato successivamente, in data 15
febbraio 1999.
Nella stessa
data è iniziata inoltre la lettura
contemporanea di una sonda di temperatura.
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CERCHIATURA PILASTRO FESSURATO
Intervento provvisorio
Intervento definitivo
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OTTIMIZZARE GLI INTERVENTI: INDAGINI E MONITORAGGIO
Due differenti tipi di indagine sono stati adottati per l’analisi degli effetti statici e
dinamici del vento sul guscio di copertura:
misure in situ della pressione del vento su posizioni selezionate;
test in galleria del vento su un modello in scala ridotta dell’edificio e delle
significative porzioni circostanti del centro storico della città.
Modello in scala per la
galleria del vento
Posizione dei trasduttori di pressione
del vento
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MONITORAGGIO DELLA COPERTURA
Idea:
monitoraggio degli effetti del vento
stepped sine test
modellazione FE
identificazione modale
www data management
Acquisizione dati
www database
pressure
velocity
direction
Web monitoring home page
Analisi modale
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ANALISI NUMERICA
MODELLO 2D
MODELLO 3D
momenti
quadro di raffronto
deformate
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Il progetto degli interventi di riparazione è stato reso
possibile da semplici misure temporanee per mantenere
stabile il comportamento tridimensionale a guscio e inibire
instabilità locali.
Esempio di degrado della
parte interna dei costoloni
Esempio di degrado del dormiente
Esempio di degrado delle teste dei costoloni
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INTERVENTI SUI COSTOLONI
1) controventamento laterale,
mediante inserimento di traversi
di collegamento ai costoloni
adiacenti
2) Inserimento di una catena
provvisoria in acciaio
3) Messa in opera di
staffa metallica
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INTERVENTI SUI COSTOLONI
Cucitura localizzata di fenditure
Sostituzione
di
elementi degradati
Ripristino e integrazione delle chiodature
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INTERVENTI SUI DORMIENTI
Asportazione della parte di dormiente ammalorata e
bloccaggio posteriore del costolone
PARTICOLARE - RIPRISTINO CONTINUITA' DEL DORMIENTE
Esempio di Soluzione (costolone n°9)
taglio della porzione posteriore ed inserimento di
un dormiente posteriore continuo
perni Ø 20 mm
Intervento di
ripristino
teste anteriori ad incasso
Nuovo dormiente anteriore
(Costolone n°10)
Dormiente anteriore degradato da sostituire (durante
l'operazione il carico verrà trasferito al dormiente
posteriore mediante cuneo e controcuneo)
nuova
giunzione
Intervento di
sostituzione
ove possibile verranno rispettate le
giunzioni esistenti
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ALTRI INTERVENTI
INTERVENTI STATICI SUI MERLI
INTEGRAZIONE DELLE TIRANTATURE
(spigolo sud-est)
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LA LOGGIA DELL’ODEO CORNARO (Padova)
CONSOLIDAMENTO STATICO DEL SISTEMA VOLTATO DELLA LOGGIA
FASI DI INTERVENTO
1)INDAGINI PRELIMINARI E RILIEVO A VALENZA STRUTTURALE
2) VALUTAZIONI PRELIMINARI: ricerca della sezione efficace
3) VALUTAZIONI PRELIMINARI: riempimento e rinfianchi laterali
4)INTERVENTO DI CONSOLIDAMENTO: sistema di rinforzo ed interazione con la volta
5)INTERVENTO DI CONSOLIDAMENTO: confinamento della muratura perimetrale
6)INTERVENTO DI CONSOLIDAMENTO: coppie di tiranti e verifiche di resistenza
7)INTERVENTO DI CONSOLIDAMENTO: creazione di contrasto rispetto ad eventuale
progressione del degrado
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1)INDAGINI PRELIMINARI E RILIEVO A VALENZA STRUTTURALE
VOLTA RIBASSATA CON
TIRANTI SUPERIORI:
piano primo
VOLTA RIBASSATA:
lato con loggiato
VOLTA RIBASSATA CON
IRRIGIDIMENTI TRASVERSALI:
vista da piano terra
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1) INDAGINI PRELIMINARI E RILIEVO A VALENZA STRUTTURALE
1) Lesione orizzontale sul lato caratterizzato dal loggiato colonnato e
pronunciato fuori piombo del paramanto murario superiore,
distacchi di materiale
2) Lesioni trasversali sui 2 irrigidimenti trasversali
inferiori della volta
3) Lesione longitudinale continua su innesto della volta al paramento murario
4) Pronunciata inflessione dei tiranti superiori centrali e
rottura di uno di essi all’innesto della volta sulla muratura
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2) VALUTAZIONI PRELIMINARI: ricerca della sezione efficace
POLIGONO FUNICOLARE
6 5 4 3 2
TIPO 2 Funicolare
interna alla sezione
della volta ed
esterna alla regione
dei terzi medi
risultante dei conci
parziale dei conci
1
funicolare
TIPO 2:
2
totale P = 1393 kg/ml
azione or. H= 1782 kg/ml
Spinta al rene S= 2260 kg/ml
POLIGONO FUNICOLARE
4
3
risultante dei conci
parziale dei conci
1
2
funicolare
TIPO 1:
4
3 2
1
4
3 2
1
1
TIPO 1 Funicolare
interna alla sezione
della volta ed
interna alla regione
dei terzi medi
Spinta al rene S= 2656 kg/ml
Risultato: allo stato attuale, con soli rinfianchi laterali, sezione reagente tipo 1
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3) VALUTAZIONI PRELIMINARI: riempimento e rinfianchi laterali
RINFIANCHI: stabilizzazione della volta
RIMPIMENTO CENTRALE, allo stato attuale assente: ridistribuzione dei carichi trasmessi dal
solaio sovrastante
1
Stato originario con riempimento completo
TIPO 1 + RIEMPIMENTO:
Spinta al rene S= 6105
kg/ml
Risultato:
1)
allo stato attuale, non convenienza di ripristino del riempimento centrale
2)
mantenimento dei rinfianchi laterali con funzione di stabilizzazione
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4) INTERVENTO DI CONSOLIDAMENTO: sistema di rinforzo ed interazione con la volta
1) Applicazione su estradosso di
TRAVI DI ACCIAO HE 160B,
passo=1.3 m c.ca, ancorati alle
murature principali
2) Inserimento di una coppia di
TIRANTI INOX su ogni testa
3) CONTRASTI intermedi in
MATERIALE LIGNEO contro
eventuali assestamenti del
sistema
voltato
dopo
l’eliminazione del ponteggio
provvisorio
20
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5) INTERVENTO DI CONSOLIDAMENTO: confinamento della muratura perimetrale
PARTICOLARE 1: fissaggio delle teste con tasselli
SCALA 1:10
SEZIONE A-A
5
saldatura testa a testa a
completa penetrazione
4.5 5
A
n° 4 barre filettate inox
AISI 304 o 316
16
3.8 8 .4 3.8
barre filettate
piastra d'estremità
base= 350 mm x
h= 160mm,
spessore 10 mm
Realizzazione di un confinamento del paramento
murario mediante piastre inox d’estremità e barre
filettate
35
4 barre filettate
d'estremità
A
piastra trasversale di testa delle travi
base= 350 mm,
h=160 mm,
spessore 10 mm
profilato HE 160 B
30
lasciare una distanza
pari a 0.5 cm 1 cm tra
piastra d'estremità e
muratura e
assicurare il perfetto
contatto tra piastra
d'estremità e muratura
con malta a ritiro
compensato
creazione di appoggi
d'estremità
Creazione degli
appoggi d’estremità
in elementi pieni in
laterizio
Piastra d’estremità
Ripristino dei rinfianchi laterali per stabilizzazione
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6) INTERVENTO DI CONSOLIDAMENTO: coppia di tiranti e verifiche di resistenza
PARTICOLARE 2: appoggi della trave
SCALA 1:20
inserimenti di elementi pieni in laterizio fino
alla quota indicata con legante di calce
aerea
TRAVE HE160 B
linea lesione su muratura portante
QUOTA SOGLIA
120
30
dista nza 6-8 cm
56
15
ripristino di rinfianchi, laddove mancante,
secondo la quota indicata
1) Inserimento di coppia di tiranti
inox (diametro 20 mm).
2) Ancoraggio su piastra saldata su
trave con bullone d’estremità.
3) Inghisaggio delle barre con resina.
4) A presa avvenuta, lieve
pretensionamento della coppia di
tiranti.
3
1
2
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7) INTERVENTO DI CONSOLIDAMENTO: creazione di contrasto rispetto ad eventuale
progressione del degrado
1) Eliminazione della messa in tensione di cunei
lignei a contrasto nelle fasi di smontaggio del
ponteggio nei punti di inversione della
curvatura dell’estradosso
2) Realizzazione di una distanza pari a 1-1.5 cm
tra volta e trave
3) Attivazione dei contrasti lignei
solo in caso di eventuali
assestamenti
del
sistema
voltato a breve e lungo periodo
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SANTA MARIA IN ORGANO (Verona)
Due fasi costruttive distinte:
Longobarda
Rinascimentale
L’edificio, edificato in epoca longobarda, venne
distrutto dal terremoto del 1117 e riedificato, nella
forma attuale, dagli Olivetani a partire dal 1481.
La facciata è stata modificata (1547-1592) con la
realizzazione, nella parte inferiore, di una robusta
struttura muraria rivestita in pietra bianca della
Lessinia. Questa nuova struttura viene addossata alla
facciata romanica e può avere un ruolo stabilizzante. La
parte superiore viene invece resa più vulnerabile alle
azioni sismiche dato che si procede ad una
sopraelevazione ed il rosone romanico viene sostituito
da una grande finestra termale.
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ESEMPI APPLICATIVI
La muratura di epoca romanica risulta
generalmente costituita dall’alternarsi di fasce in
pietra e corsi di mattoni. Nei paramenti a vista si
tratta in prevalenza di una muratura di buona
fattura con filari di blocchi squadrati di pietra
calcarea alternati con tre corsi di mattoni pieni.
In alcune zone non a vista (es. nel sottotetto della
navata laterale sinistra) i corsi di mattoni sono
invece alternati a filari di ciottoli di fiume.
La sopraelevazione rinascimentale, dal punto di
vista della consistenza delle murature, ha invece
caratteristiche più scadenti. Sono presenti blocchi
squadrati ma la tessitura è irregolare, sono
presenti ciottoli e gli elementi in cotto e lapidei
non sono organizzati in corsi/filari continui
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QUADRI FESSURATIVI
Dal punto di vista fessurativo le situazioni più significative si
evidenziano in corrispondenza delle seguenti zone:

facciata;
ala sinistra del transetto;
cupola a base quadrata.
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VERIFICHE DI STABILITÀ – STATO DI FATTO
COPERTURA CAPPELLA DELLA MAESTÀ
COPERTURA DELLA NAVATA CENTRALE
diagramma dei
momenti
deformata con carico
da neve asimmetrico
diagramma del
taglio
diagramma di
presso-flessione
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ESEMPI APPLICATIVI
INTERVENTI DI CONSOLIDAMENTO
Gli interventi proposti sono finalizzati a conferire alla struttura un maggiore grado di
sicurezza senza produrre sostanziali modifiche al comportamento globale della
struttura:

ripristino / riparazione degli elementi degradati operando generalmente con
tecniche e materiali compatibili con quelli esistenti, per non alterare l’originario
comportamento statico in termini di distribuzione delle rigidezze;
miglioramento delle connessioni e dei collegamenti al fine di garantire un buon
comportamento d’assieme.
Fondazioni: non sono previste variazioni di carico e non vi sono segni di cedimenti.
Indagini allo scopo di verificare la consistenza del sistema terreno – fondazioni.
Strutture in elevazione: gli interventi sulle murature possono essere limitati
essenzialmente a interventi locali effettuati con le tradizionali tecniche dello scuci cuci; iniezioni; ristilatura di giunti ed attraverso l’inserimento di perni e tiranti passivi in
acciaio inox; un miglioramento del comportamento d’assieme della scatola muraria
ottenibile con l’inserimento di tiranti e di collegamenti al livello delle volte e della
copertura; interventi atti a migliorare le condizioni di stabilità delle volte.

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ESEMPI APPLICATIVI
SISTEMI VOLTATI
Volta a botte della navata centrale: miglioramento
dell’efficienza dei frenelli esistenti mediante l’incollaggio di
strisce di fibra di carbonio. Si prevede inoltre la
realizzazione di due nervature trasversali costituite da una
fila di mattoni posati in malta e rinforzo in fibra di carbonio
incollato all’estradosso: in questo modo si evita
l’incollaggio della fibra direttamente alla volta esistente.
Nel caso della volta
della
sacrestia
si
prevede l’applicazione
di nastri in fibra di
carbonio all’estradosso
in corrispondenza delle
nervature esistenti.
Per tutti i sistemi voltati, in relazione alla presenza di accumuli di detriti, è necessario
intervenire sul riempimento ripristinando i livelli e la distribuzione di masse necessaria
per un corretto funzionamento statico
COPERTURE
Protesi localizzata della testa della catena
Protesi del puntone ammalorato all’appoggio

transetto

facciata
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ESEMPI APPLICATIVI
interventi puntuali di riparazione;
rinforzo dei puntoni e delle travi lignee nelle
zone maggiormente sollecitate;

controventamento lungo i piani di falda
realizzato a mezzo di tiranti in acciaio;

integrazione delle
elementi lignei.
connessioni
tra
gli
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ESEMPI APPLICATIVI
LA CATTEDRALE DI REGGIO EMILIA
La chiesa è lunga 77.4 m e larga
33.8 m; la luce della navata
principale è di 10.2 m, mentre
quella delle due navate laterali è di
6.5 m.
L’altezza massima, alla cima della
cupola, è di 44.6 m; l’altezza della
lanterna frontale è di 33.8 m e
La sismicità dell’area è ben documentata: medio- quella del tetto sopra la navata
moderati eventi sismici sono tipici della regione.
centrale è di 22.3 m.
Negli ultimi secoli, i terremoti che hanno colpito
l’area di Reggio Emilia non sono mai andati oltre
l’VIII grado della scala MCS. In particulare, il
principali eventi sismici accaddero nel 1465 (VIVII), nel 1547 (VIII), nel 1996 (VII MCS - 6.1 Richter)
e nel 2000 (VI-VII MCS - 5.4-6.1 Richter).
Dopo il terremoto del 1832 fu necessaria la
ricostruzione della lanterna di facciata. Nel 1996
and 2000, gli eventi causarono distacchi di
intonaco e apertura di fessure.
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ESEMPI APPLICATIVI
Mosaici romani sotto la cripta
Facciata principale
La navata principale
La cupola vista dal basso
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ESEMPI APPLICATIVI
Le strutture della cattedrale sono composte in genere da muratura in mattoni di
laterizio. Le diverse fasi costruttive hanno comportato l’uso di materiali differenti, e
alcune parti (pilastri romanici, parte della facciata inferiore...) sono in pietra.
La facciata presenta
in aspetto grezzo ed
eterogeneo.
Le pareti del claristorio presentano un
aspetto composito, dovuto agli interventi
passati
che
hanno
comportato
il
tamponamento di alcune aperture.
Nella Cattedrale sono in genere presenti
sistemi di connessione (catene metalliche),
nella navata centrale e in quelle laterali, negli
archi che connettono i pilastri della cupola,
nel transetto, nelle absidi, nella lanterna della
cupola e in facciata.
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Roma, 2 luglio 2008
ESEMPI APPLICATIVI
Il quadro fessurativo mostrato dall’edificio è altamente significativo della risposta strutturale della
Cattedrale, e denuncia le zone che manifestano una maggiore vulnerabilità sismica.
Facciata
Volte in navata
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Roma, 2 luglio 2008
ESEMPI APPLICATIVI
LE INDAGINI

Carotaggi;
endoscopie.
Monitoraggio statico:
misura degli spostamenti relativi
fra le strutture verticali;
monitoraggio dell’apertura delle
fessure;
misura degli assestamenti del
suolo di fondazione;
controllo
della
temperatura
dell’aria.
Cavi estensometrici
Estensimetri elettrici
estensimetri multi-base
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Roma, 2 luglio 2008
ESEMPI APPLICATIVI
LE INDAGINI
Numerose procedure di indagine sono state implementate, privilegiando tecnologie non
distruttive (NDT) per quanto possibile. Con l’eccezione di poche tecniche mediamente
distruttive (MDT), i risultati ottenibili hanno prevalentemente una valenza qualitativa.
Test dinamici
cupola
Test sonici
facciata
12011
12
13
14
22
23
24
105
2700 m/s
9021
2600 m/s
2500 m/s
2400 m/s
2300 m/s
75
2200 m/s
2100 m/s
6031
32
33
34
2000 m/s
1900 m/s
1800 m/s
1700 m/s
45
1600 m/s
1500 m/s
1400 m/s
3041
42
43
44
1300 m/s
1200 m/s
1100 m/s
15
051
52
53
54
25
50
75
42
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ESEMPI APPLICATIVI
La simulazione numerica della Cattedrale ha considerato in prima istanza numerosi
modelli linearmente elastici agli elementi finiti.
Tutti hanno descritto il comportamento globale della struttura, dal momento che la
risposta dinamica complessiva non può essere valutata considerando modelli parziali.
Dal primo modello, che considerava la struttura della Cattedrale come non connessa
agli edifici adiacenti, numerosi miglioramenti sono stati introdotti, applicando in
sequenza i vincoli laterali e poi aggiungendo porzioni delle strutture circostanti: il
modello finale può essere ritenuto accettabile per gli scopi di identificazione dinamica.
a)
b)
c)
Modello FE elastico finale
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ESEMPI APPLICATIVI
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MODELLO NT
MODELLO FT
(c)
(b)
(d)
(b)
(c)
(d)
TRANSVERSE RESPONSE - NAVE
FACADE IN PLANE
(g) 0.35
(g) 0.20
d
0 .3
d
0.18
c
0.16
0.25
0.14
c
0.12
0 .2
b
0.10
0.15
0.08
b
0.06
0 .1
GF=INF
0.04
TOP OF THE TOWER
0.05
0.02
0 a
0.0000
a
0.0025
0.00 50
0.0075
0.0100
0.0125
0 .0150
0.0175
0.02 00
DISPLACEM ENT (m)
Identificazione del danneggiamento
0.00
0.00
0.02
0.04
0.06
0.08
0.10
0.12
control point displace me nt (m)
Identificazione del danneggiamento
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ESEMPI APPLICATIVI
Gli interventi di carattere generale sono stati condotti mediante tecniche tradizionali, mirate a
restituire alla struttura la sua integrità e continuità, a ristabilire le connessioni fra gli elementi
strutturali e a sostituire elementi danneggiati. Sostanzialmente, le tipologie di intervento adottate
sono state:
“scuci-cuci”;
ristilatura dei giunti e iniezioni di miscela, specialmente nel fessurato sistema voltato.
Altri interventi sono stati condotti a livello del tetto:
restauro del sistema di travature in legno;
ripristino delle connessioni fra gli elementi lignei.
(c)
(a)
(b)
(a) elementi metallici a “T” di connessione; (b) sostituzione di vecchie
travi con elementi nuovi dotati di catene in acciaio inossidabile; (c) un
interventi di “scuci-cuci”.
45
Roma, 2 luglio 2008
ESEMPI APPLICATIVI
Interventi specifici sono stati previsti per migliorare il comportamento sismico di parti
del complesso strutturare che manifestano una maggiore vulnerabilità, piuttosto che
modificare la risposta globale della struttura. Tali parti sono:
le pareti delle absidi laterali;
la lanterna in sommità alla cupola;
le volte dell’abside centrale;
le volte della navata principale;
la facciata.
Lanterna
Absidi laterali
46
Roma, 2 luglio 2008
ESEMPI APPLICATIVI
Facciata
Volte della
navata
principale
Abside centrale
Roma, 2 luglio 2008
ESEMPI APPLICATIVI
47
capriata n.1
capriata n.3
capriata n.2
capriata n.5
capr iata n.4
capriata n.7
capriata n.6
LA CHIESA DI SANTO STEFANO (Monselice, Padova)
Innalzata dai Domenicani e intitolata al
protomartire Stefano, risale certamente
ai secoli XIII e XIV, con strutture e forme
romaniche.
E’ caratterizzata da due navate laterali
del ‘600 .
Il campanile ed i resti del convento nel
cortile interno risalgono al ‘400
48
Roma, 2 luglio 2008
ESEMPI APPLICATIVI
LE MURATURE
Le pareti dell'edificio sono costituite da muratura a
paramento unico in mattoni pieni.
Le pareti del transetto tendono a ribaltarsi verso l’esterno.
49
Roma, 2 luglio 2008
ESEMPI APPLICATIVI
LE COPERTURE
Le capriate lignee sono caratterizzate da teste di
travi ammalorate.
Le strutture di copertura, inoltre necessitano di
controventi di falda.
50
Roma, 2 luglio 2008
ESEMPI APPLICATIVI
INTERVENTO SULLE MURATURE
Cerchiatura e rinforzo
del transetto
51
Roma, 2 luglio 2008
ESEMPI APPLICATIVI
INTERVENTO SULLE COPERTURE
Rinforzo delle teste
ammalorate
52
Roma, 2 luglio 2008
ESEMPI APPLICATIVI
LA CHIESA DI VOBARNO (Brescia)
INTERVENTO IN FACCIATA
Per contrastare il meccanismo di
ribaltamento della facciata, è stato
previsto un sistema applicato alla parte
superiore.
53
Roma, 2 luglio 2008
ESEMPI APPLICATIVI
INTERVENTO SULL’ABSIDE
Il quadro fessurativo della parete
absidale
lascia
presagire
il
potenziale cinematismo.
L’intervento previsto consiste
quindi nell’applicazione di una
cerchiatura eseguita con piattine
di acciaio.
54
Roma, 2 luglio 2008
ESEMPI APPLICATIVI
INTERVENTO SULLA VOLTA
Introduzione di frenelli armati
55
Roma, 2 luglio 2008
ESEMPI APPLICATIVI
INTERVENTO IN COPERTURA
56
Roma, 2 luglio 2008
ESEMPI APPLICATIVI
LA CHIESA DI SANTA SOFIA (Padova)
È la chiesa più antica di Padova.
Originaria dell’XI secolo, ha subito
nel corso della sua vita notevoli
trasformazioni.
L’edificio, pur in discrete condizioni
generali, mostra diversi segni di
dissesto attribuibili a passati eventi
sismici.
All’ interno della chiesa è presente un
sistema
di
monitoraggio
che
interessa alcune fessure di quattro
pilastri della navata centrale al fine di
valutare l’ evoluzione delle aperture
nel tempo.
Indagini eseguite in passato hanno
portato ad una discontinuità della
tessitura muraria: non di conoscono
le reali caratteristiche della muratura
che costituisce la chiesa.
57
Roma, 2 luglio 2008
ESEMPI APPLICATIVI
La pianta è organizzata in tre navate ripartite da
pilastri e da una coppia di colonne.
I pilastri, dalla forma diversa, sono simili rispetto
l’asse longitudinale.
In origine la copertura era a capriate lignee,
tuttora esistenti nel sottotetto, nascoste dalle
trecentesche volte a crociera.
Il grande emiciclo absidale è caratterizzato dalla
presenza di una serie di nicchie che si aprono
sul muro arcuato al di sopra di grandi gradoni.
Al centro, almeno approssimativamente, della
grande mole absidale, venne inserita la scarsella
che, all’interno, è articolata in tre nicchie.
58
Roma, 2 luglio 2008
ESEMPI APPLICATIVI
INDAGINI SUI PILASTRI
Nel 1992 furono condotte indagini
su sezioni rimosse dalla muratura;
le carote furono prelevate al livello
di 1.10 e 1.50 metri dal piano del
pavimento interno. L’operazione fu
condotta
mirando
al
futuro
Pilastri lato nord
restauro dell’edificio.
1s
2s
5s
Muratura
eterogenea
approssimata nella zona interna,
con mattoni di recupero ed elevati
spessori.
Muratura ben apparecchiata e
abbastanza omogenea. Tracce di
iniezioni cementizie estese a tutta
la massa muraria.
Muratura ben apparecchiata ed
abbastanza omogenea. Tracce di
iniezioni cementizie.
Pilastri lato sud
1d
Muratura ricostruita con nucleo in
cemento armato e rivestito con
paramento in mattoni a faccia vista
e malta.
2d
Muratura eterogenea scarsamente
apparecchiata nella zona interna
con mattoni di recupero e spessori
di malta elevati. Tracce diffuse di
5d
Muratura eterogenea
costituita
nella zona centrale da un’
aggregazione molto disordinata di
mattoni.
6d
Muratura eterogenea con tessitura
disomogenea ed elevati spessori
della malta solo nella zona interna
del nucleo. Tracce diffuse di
Muratura molto disgregata. Non si
sono rilevate tracce di interventi.
6s
59
Roma, 2 luglio 2008
ESEMPI APPLICATIVI
IL QUADRO FESSURATIVO (1)
Si è rilevato il quadro di danno dei pilastri antistanti l’ abside
maggiormente interessati da fessurazione.
Il primo passo è stato la restituzione fotografica del pilastro
mediante un programma di unione e raddrizzamento foto che
ha fornito l’ immagine intera del prospetto considerato.
Il passo successivo è stato il rilievo del quadro fessurativo.
Sono inoltre state indicate la posizione di iniezioni cementizie
presenti nel pilastro.
L‘apertura delle fessure è
stata suddivisa nei seguenti
intervalli:
0 – 2 mm
2 – 5 mm
5 – 10 mm
> 10 mm
60
Roma, 2 luglio 2008
ESEMPI APPLICATIVI
IL QUADRO FESSURATIVO (2)
Sono state create tavole
indicanti le dimensioni in
pianta,
gli
interventi
di
restauro subiti dopo il 1956, la
struttura interna, l’ eventuale
presenza di potenziometri,
eventi particolari che hanno
messo in crisi l’ integrità
strutturale del pilastro stesso.
61
Roma, 2 luglio 2008
ESEMPI APPLICATIVI
IL MONITORAGGIO STATICO (1)
Il giorno 06/08/1999 è stato installato
un
sistema
di
monitoraggio
comprendente 20 sensori applicati
nei pilastri 4s, 5s, 4d e 5d.
La gestione del sistema è cominciata il giorno del
collaudo ed è proseguita fino il dicembre 2000. Si sono
svolte 20 sequenze di misura.
Nel novembre 2006 è stata effettuata una misura per
valutare l’ apertura delle fessure in relazione ai dati
forniteci dal monitoraggio del 1999-2000.
62
Roma, 2 luglio 2008
ESEMPI APPLICATIVI
Sensor
Crack
opening
mm
(29/11/2006)
S1
0,0025
S2
-0,0849
0.04
S3
-0,0008
0.03
S4
0,2338
S5
-0,0723
S6
-0,1312
S7
0,4289
S8
0,8907
S9
-0,0959
S10
1,1422
S11
0,1850
S12
-0,1236
S13
0,1480
S14
0,0589
S15
0,5896
S16
0,3861
S17
0,2195
S18
0,1800
S19
0,3709
S20
0,2725
Pillar
Side
0.08
Apertura fessure (mm)
0.07
0.06
5d
0.05
North
East
0.02
0.01
4d
06/02/2007
06/08/2006
06/02/2006
06/08/2005
06/02/2005
06/08/2004
06/02/2004
06/08/2003
06/02/2003
06/08/2002
06/02/2002
06/08/2001
06/02/2001
06/08/2000
06/02/2000
06/08/1999
0
West
Date di acquisizione dei dati
East
Apertura delle fessure nel tempo
5s
West
0.5
0.4
0.35
East
0.3
0.25
0.2
South
0.15
4s
0.1
0.05
West
Date di acquis izione dei dati
06/02/2007
06/08/2006
06/02/2006
06/08/2005
06/02/2005
06/08/2004
06/02/2004
06/08/2003
06/02/2003
06/08/2002
06/02/2002
06/08/2001
06/02/2001
06/08/2000
06/02/2000
0
06/08/1999
Apertura fessure (mm)
0.45
North
Apertura delle fessure (mm)
1.40
S10
1.20
1.00
0.80
0.60
0.40
S11
0.20
0.00
-0.20
S12
-0.40
Sensori pilastro 5s
Apertura delle fessure al 26 novembre 2006
1,40
S10
1,20
1.20
63
Roma, 2 luglio 2008
ESEMPI APPLICATIVI
S8
1.00
0.80
S7
0.60
0.40
S8
0,80
S15
0,60
S7
0,40
0,20
S16
S4
S1
S11
S13
S3
0,00
-0,20
S2
S5
S6
S9
S12
-0,40
Sensori
S4
0.20
0.00
-0.20
1,00
S5
S6
-0.40
Sensori pilastro 4d
S9
S19
S17 S18
S14
S20
64
Roma, 2 luglio 2008
ESEMPI APPLICATIVI
L’INTERVENTO SUI PILASTRI
Intervento sui pilastri della navata centrale.
La ristilatura armata può essere utile per
consolidamenti locali della muratura, ad
esempio nelle zone di ancoraggio dei
capochiave.
65
Roma, 2 luglio 2008
ESEMPI APPLICATIVI
LA TORRE CIVICA DI VICENZA
Prospetto
sud - est
Prospetto
nord - est
Prospetto
nord - ovest
Prospetto
sud - ovest
66
Roma, 2 luglio 2008
ESEMPI APPLICATIVI
INDICAZIONI GEOMETRICHE:
base di 6,2 x 6,5 m; altezza complessiva di 83 m;
spessore della muratura di base pari a 2,5 m; spessore alla base
della cella campanaria pari a 1,4 m; spessore della porzione
terminale della torre da 0,75 a 0,80 m;

significativa inclinazione in direzione Nord – Ovest.
INDAGINI PRELIMINARI:
studio della consistenza delle strutture murarie in elevazione
attuato mediante prove con martinetti piatti singoli e doppi;

carotaggi ed endoscopie;
rilievo geometrico della torre con misurazione del fuori piombo;
ispezioni per la verifica dello stato fessurativo effettuate sulle
pareti esterne al di sotto della cella mediante l’utilizzo di rocciatori;
indagini sulle strutture e sul terreno di fondazione mediante
sondaggi geognostici e carotaggi inclinati attraverso il nucleo di
fondazione.
67
Roma, 2 luglio 2008
ESEMPI APPLICATIVI
Sono state eseguite indagini sulle strutture e sul terreno di fondazione (in due fasi, nel
1998 e nel 1999) mediante sondaggi geognostici e carotaggi inclinati attraverso il
nucleo di fondazione.
La fondazione appare composta da conci (Pietra di Vicenza e trachite) poggianti su
strati di ghiaione compattato ma non cementato. La struttura si allarga gradualmente in
profondità ampliandosi per poco meno di un metro nel punto più profondo. Nel corso
della seconda fase sono emersi cedimenti differenziali significativi, evidenziati dal fuori
piombo. Sono stati investigati in modo più preciso i depositi limosi argillosi sottostanti
e la reale geometria e composizione delle fondazioni.
Le caratteristiche meccaniche della muratura sono state indagate
attraverso:

prove con martinetto piatto singolo;
prove mediante martinetti piatti doppi (due distinte campagne di
indagine);

ispezioni visive condotte con la collaborazione di rocciatori
(hanno consentito l’individuazione di importanti lesioni con
andamento verticale in corrispondenza degli spigoli del fusto);

modello numerico agli elementi finiti;
68
Roma, 2 luglio 2008
ESEMPI APPLICATIVI
GLI INTERVENTI ESEGUITI
L’intervento è stato mirato ad un sostanziale miglioramento delle condizioni di
sicurezza della torre mediante interventi relativi alle strutture murarie articolati
essenzialmente in:
Cerchiature Metalliche;
Rinforzi mediante armature di piccolo diametro;
Interventi di consolidamento delle cornici lapidee;
Irrigidimento del rialzo ottagonale;
Altri interventi, caratterizzati da carattere di urgenza, finalizzati al miglioramento delle
condizioni di sicurezza ed alla conservazione del manufatto sono stati:
Rifacimento del cupolino;
Restauro del paramento esterno;
Restauro degli elementi lapidei e del gruppo statuario:
Mensole degli ordini ottagonali;
Bifore e balaustre della cella campanaria;
Stemmi;
Orologio;
Gruppo scultoreo.
69
Roma, 2 luglio 2008
ESEMPI APPLICATIVI
CERCHIATURE METALLICHE
70
Roma, 2 luglio 2008
ESEMPI APPLICATIVI
RINFORZI MEDIANTE ARMATURE
DI PICCOLO DIAMETRO
L’intervento
di
ristilatura
armata
può
contrastare la deformazione della muratura
legata a fenomeni di creep a lungo termine.
Elementi murari soggetti a carico di
compressione costante, come campanili,
pilastri, ecc., possono collassare sotto tensioni
pari al 60-70% della resistenza a compressione)
71
Roma, 2 luglio 2008
ESEMPI APPLICATIVI
ALTRI INTERVENTI
Restauro del paramento esterno:
iniezioni
localizzate, concentrate
prevalentemente nella parte bassa
del fusto e nella parte di muratura in
corrispondenza
della
cella
campanaria;

rimozione delle vecchie malte a base
di cemento e stilatura dei giunti
deteriorati, con miscela a base di
calce idraulica, sabbia e inerte di
idonea granulometria e consistenza
cromatica. La consistenza generale
della superficie dei mattoni ha
portato alla scelta di non eseguire il
trattamento protettivo finale che
comunque avrebbe avuto una durata
limitata nel tempo.
Restauro degli
elementi lapidei
72
Roma, 2 luglio 2008
ESEMPI APPLICATIVI
ALTRI INTERVENTI
Irrigidimento del rialzo ottagonale
Consolidamento delle
cornici lapidee
Rifacimento del cupolino
73
Roma, 2 luglio 2008
ESEMPI APPLICATIVI
IL CAMPANILE DELLA CATTEDRALE DI MONZA
PRINCIPALI CARATTERISTICHE:
XVI secolo
altezza elevata, 70 metri;
ampie fessure passanti verticali in
alcune parti deboli del lato est e Ovest,
che si espandono lentamente ma di
continuo dal 1927;
ampie fessure negli angoli della torre,
da circa quota 30 metri;
porzioni
danneggiate
nell’altezza
compresa fra 11 e 25 m, con presenza
di una moltitudine di sottili e diffuse
fessurazioni;
nelle parti più pesanti dei muri l’attuale
stato di tensione è prossimo al 70%
della
resistenza
massima
della
muratura.
74
Roma, 2 luglio 2008
ESEMPI APPLICATIVI
MONITORAGGIO DELLE FESSURAZIONI
monitoraggio
del quadro
fessurativo
trend ‘89-’97
MAPPATURA DEL DEGRADO
75
Roma, 2 luglio 2008
ESEMPI APPLICATIVI
PROVE SU CAMPIONI
Compressione
Prove a fatica
76
Roma, 2 luglio 2008
ESEMPI APPLICATIVI
ALTRE INDAGINI
Test con martinetto piatto singolo
Prove soniche
Test con martinetti
piatti doppi
Accelerogrammi (fonte di eccitazione:
moto delle campane)
77
Roma, 2 luglio 2008
ESEMPI APPLICATIVI
SIMULAZIONE NUMERICA
Analisi dinamica: forme
modali associate alle
prime cinque frequenze
proprie
1°
Deformata associata alla
forzante della campana
Mesh lati Sud e Ovest
3°
4°
2°
5°
78
Roma, 2 luglio 2008
ESEMPI APPLICATIVI
INTERVENTI
Interventi diffusi di consolidamento della
muratura:
iniezioni;
“scuci–cuci”;
ristilatura armata.
Interventi di cerchiatura:
inserimento di cerchiature
metalliche;
rinforzo degli angoli.
79
Roma, 2 luglio 2008
ESEMPI APPLICATIVI
CERCHIATURA INTERNA (A1 e A2)
80
Roma, 2 luglio 2008
ESEMPI APPLICATIVI
CERCHIATURA
TIPO “B”
CERCHIATURA
TIPO “C”
81
Roma, 2 luglio 2008
ESEMPI APPLICATIVI
RIPRISTINO DELLE
CORNICI DEGRADATE
RINFORZO DEGLI
ANGOLI ESTERNI
82
Roma, 2 luglio 2008
ESEMPI APPLICATIVI
CONSOLIDAMENTO DEL CUPOLINO
STATO DI FATTO
MODELLO FE
Roma, 2 luglio 2008
ESEMPI APPLICATIVI
83
CONSOLIDAMENTO DEL CUPOLINO
La ntern a: verifi care
d isposizio ne, colleg amento
e sta to di conservazione
d egli e lementi strutturali.
Su tu tte le struttu re lign ee:
- p ulizi a con pe nnell i a setole dure
(n ylon o ottone ) e a spirazione;
- ve ri fica de llo stato di co nservazione;
- so stituzion e e ve ntu ali ele men ti deg rada ti;
- e ventuale integrazio ne dell e conn essio ni;
- tratta men to a ntitarlo e an timuffa.
Ancorag gio fun e cerchi atura "A"
a puntoni e saette esistenti :
per i d ettagli vede re tavole
CU3, CU 4, CU5.
N astro forato 4 0x3 mm tipo BMF
o equiva lente a vvitato agli ele menti
l ign ei me dian te 4+ 4 vi ti ø4x40mm.
C ERC HIATUR A "A" con fu ne
ø 8 mm in acciai o i nox AISI 316,
resi stenza mi nima a trazione 400 0 kg.
(ve dere tav ole CU3, CU4, CU5)
Anco raggio fune cerchiatura "B"
a lle centi ne esiste nti : per i d ettagli
ved ere tavole CU3 e CU6.
Ripristino de lla mu ratura in
corrispon denza degli ap poggi
median te scuci-cuci, i niezioni
e ristila tura.
A
Nuovo el eme nto in leg no d i I ca tego ria ,
sezi one 12x12 cm, fissato ai pu ntoni
e si sten ti med ian te n° 1 tirafo ndo
ø12 mm e na stro forato 40x3 mm
tipo BMF o eq uivale nte.
(vedere ta vo la CU7 )
A
Nastro forato 40x3 mm tipo BMF
o equ ivalen te avvitato ag li eleme nti
lign ei med ian te 10+1 0 viti ø4x4 0mm.
(vede re tavol e CU 3, CU4, CU5)
CERCHIATURA " B" con fune
ø 8 mm in acciai o i nox AISI 3 16,
resi stenza mi nima a trazione 400 0 kg.
(vede re tavol e CU3, CU6)
Eventuale integrazio ne
d el co llegamento con
tirafond i.
Nuovo elemen to in legn o d i I ca tegoria,
sezio ne 1 2x12 cm, fissato a i puntoni
esistenti med iante n° 1 tira fond o
ø12 mm e na stro fo rato 40x3 mm
tipo BMF o equi valente.
(ve dere tavol a CU7)
n° 1÷2 nastri forati 40x3 mm
tipo BMF o equivalente
fissati mediante viti ø4x40 mm
n° 4 barre filettate inox
ø10 mm inghisate in resina
Ancoraggio della fune
(cerchiatura “A”)
Ancoraggio della fune
(cerchiatura “B”)
Intervento su un
dormiente lesionato
84
Roma, 2 luglio 2008
ESEMPI APPLICATIVI
IL CAMPANILE DELLA BASILICA DEI FRARI (Venezia)
La dinamica che ha condotto la struttura della torre campanaria e le adiacenti parti di basilica interessate dai
fenomeni di interazione strutturali con questa all’attuale comportamento meccanico è relativamente chiara:
1)
Il campanile, terminato nel 1396, è stato successivamente ammorsato alle strutture della Basilica. In
particolare I lati Sud e Ovest di questo vengono a ricoprire il ruolo di parete d’ambito della basilica, tanto che
le strutture voltate di copertura della navata laterale sinistra e del braccio sinistro del transetto si appoggiano
direttamente sulla torre campanaria, così come la copertura lignea.
2)
Nei secoli successivi (XV-inizi XX secolo) si sviluppa un fenomeno di cedimento differenziale nelle fondazioni
del complesso basilica/campanile, con evidente sprofondamento/rotazione del campanile rispetto la basilica.
Agli inizi del XX secolo il fuoripiombo (verso il campo) è pari a 76 cm ad un’altezza di 42,5 m, ed il campanile
si trova mediamente ad una quota inferiore di 30 cm rispetto il resto della basilica.
3)
In seguito all’intervento dei primi del ’900, il piede della fondazione viene consolidato. In particolare un
cordolo di fondazione in conglomerato cementizio viene disposto all’incirca verso il campo ed ammorsato
alla struttura fondazionale esistente. In seguito a tale intervento di rinforzo, il movimento rototraslazionale
della torre campanaria viene ad invertirsi. Recenti livellazioni indicano come il campanile stia “rientrando”
verso la navata centrale, presentando inoltre una componente di rotazione verso il transetto.
X
V
XVXX
XXXXI
85
Roma, 2 luglio 2008
ESEMPI APPLICATIVI
Tali componenti di spostamento hanno indotto nella struttura notevoli problemi fin dai primi
secoli dopo la costruzione.
Nei secoli scorsi si è dovuto a più riprese intraprendere lavori di rifacimento di volte, si è
consolidato l’arco ogivale in adiacenza alla torre, si è intervenuti nelle strutture adiacenti
(Cappella di S. Pietro) in elevazione ed in fondazione.
Cedimenti diff. in
fondazione
Danneggiamento
dell’arcata
trasversale
Danni nella
cappella di S.
Pietro
Sezione trasversale, quadro
fessurativo
86
Roma, 2 luglio 2008
ESEMPI APPLICATIVI
I modelli presentati nel seguito sono dei modelli parziali, considerando le porzioni di struttura
maggiormente interessate dall’interazione campanile/basilica.
Si sono implementati essenzialmente due modelli:
a) Modello considerante la torre campanaria ed un’ampia porzione di basilica (navata
sinistra e braccio sinistro del transetto)
b) Modello considerante la torre campanaria e le adiacenti strutture
87
Roma, 2 luglio 2008
ESEMPI APPLICATIVI
I modelli considerati sono a comportamento elastico lineare. Il materiale viene considerato isotropo ed omogeneo.
Come condizione di carico è stato assunto il peso proprio. Le parti di struttura non incluse nel modello che
trasmettono il loro peso alla parte considerata sono state schematizzate come forze concentrate e/o distribuite.
Le proprietà meccaniche della muratura sono state dedotte da precedenti campagne conoscitive:
Il modulo di elasticità della muratura è stato considerato pari a 3.300 MPa, media dei risultati dei test di
martinetto piatto doppio eseguiti sulle murature della torre
La densità è stata assunta pari a 2.000 kg/m 3
E’ stata adottada una strategia risolutiva che considera la scarsa resistenza a trazione della muratura. In seguito
all’esecuzione dell’analisi lineare, nelle zone di concentrazione di sforzi di trazione il modulo del materiale è stato
opportunamente ridotto per simulare la fase fessurata della muratura. Successivamente si è rieseguita l’analisi fino
ad un quadro tensionale compatibile con le resistenze del materiale.
L’identificazione del fenomeno fessurativo è stata – anche se parzialmente – seguita dalla metodologia adottata,
ovverosia nelle zone di concentrazione di sforzi crescenti di trazione, mitigati con l’utilizzo di materiale a ridotto
modulo di elasticità, si possono notare diffusi fenomeni fessurativi
Roma, 2 luglio 2008
ESEMPI APPLICATIVI
88
Nel calcolo si è utilizzato il modello “ridotto” per semplicità di esecuzione dell’analisi.
Sono state condotte due analisi prima di arrivare alla valutazione dello stato attuale delle strutture,
coincidenti con le diverse fasi storiche definite dalle vicende strutturali menzionate in precedenza.
In seguito alla successiva imposizione di rototraslazioni alla base della torre, il modello finale è
frutto della calibrazione dei modelli precedenti:

Nel periodo 1450-1903 si è imposta alla base del campanile una rotazione di 0,9° verso il
campo ed uno sprofondamento di 0,30 m.
Nell’ultimo secolo si è considerato un cedimento medio di 84 mm, con una contro rotazione di
0,06° verso la navata centrale a di 0,1° verso il transetto.
Modello al 1450
Modello al 1903
89
Roma, 2 luglio 2008
ESEMPI APPLICATIVI
Si possono trarre delle conclusioni dall’analisi:
Canali preferenziali di compressione si
localizzano nelle murature al di sopra della
prima arcata trasversale sinistra

Le notevoli tensioni di trazione riscontrate
dall’analisi, in seguito all’imposizione della
rototraslazione della torre, possono essere
causa determinante dell’importante quadro
fessurativo attualmente visibile in tale
posizione
Elevati
e
disomogenei
sforzi
di
compressione riscontrati al di sotto del
capitello della colonna reggente l’arco
sono anch’essi ascrivibili al movimento
della torre campanaria

L’analisi ha indicato una concentrazione di
sforzi di trazione in corrispondenza della
finestra del campanile che si affaccia nel
transetto, nella zona dove si riscontra
un’evidente
lesione
diagonale
che
Sforzi di compressione
interessa l’intero lato Sud della torre.
Sforzi di trazione
90
Roma, 2 luglio 2008
ESEMPI APPLICATIVI
REALIZZAZIONE DI UN INTERVENTO PROVVISORIO PER IL CONTROLLO STATICO
Schema
strutturale
considerato
per il progetto
91
Roma, 2 luglio 2008
ESEMPI APPLICATIVI
92
Roma, 2 luglio 2008
ESEMPI APPLICATIVI
93
Roma, 2 luglio 2008
ESEMPI APPLICATIVI
94
Roma, 2 luglio 2008
ESEMPI APPLICATIVI
95
Roma, 2 luglio 2008
ESEMPI APPLICATIVI
L’ARCA SCALIGERA DI VERONA
L’Arca, monumento funebre di Cansignorio della
Scala, datata al 1375, si trova a Verona, presso la
chiesa di Santa Maria Antica.
La complessa struttura è racchiusa da una
recinzione in ferro battuto e basamento in pietra a
pianta esagonale, ai cui vertici si ergono sei
colonne in pietra rossa di Verona che sostengono
sei edicole, ciascuna delle quali accoglie la statua
di un santo guerriero.
96
Roma, 2 luglio 2008
ESEMPI APPLICATIVI
DEGRADO E DISSESTI
Problemi legati al degrado dei materiali, in
particolare:

“Rosso di Verona”, pietra calcarea di
origine sedimentaria: delaminazione
ed erosione;

Elementi metallici di connessione
soggetti ad ossidazione, che può
causare la perdita di efficacia degli
ancoraggi stessi e la manifestazione
di forti fenomeni espansivi, che hanno
causato la rottura della pietra in
prossimità delle zone di ancoraggio
degli elementi metallici.
97
Roma, 2 luglio 2008
ESEMPI APPLICATIVI
DEGRADO E DISSESTI
Fessurazione innescata dall’
ossidazione della catena metallica
Crosta
Ossidazione
Ossidazione
Crosta
Capitelli del
secondo ordine
Lesione di antica formazione
Grappe di
collegamento
Crosta
Fessurazione
Edicole della
recinzione
98
Roma, 2 luglio 2008
ESEMPI APPLICATIVI
IL RILIEVO
La completa geometria dell’Arca è basata sul rilievo
tridimensionale con tecnologie laser scanner condotto dal
Dipartimento di Architettura, Urbanistica e Topografia
dell’Università di Padova.
99
Roma, 2 luglio 2008
ESEMPI APPLICATIVI
LA MODELLAZIONE FE
Il modello agli elementi finiti è basato sui dati del rilievo eseguito. Esso si
compone approssimativamente di 49000 elementi tridimensionali e 59600
nodi.
Gli elementi decorativi e le statue sono state modellate come le parti
propriamente strutturali.
Lo stato tensionale e deformativo in condizioni operative (peso proprio)
è stato ricavato mediante analisi statica.
100
Roma, 2 luglio 2008
ESEMPI APPLICATIVI
VALIDAZIONE DEL MODELLO
Sulla base dei modi naturali
di vibrare ricavati dal modello
numerico, sono state scelte
le posizioni degli strumenti
applicati sulla struttura per
l’identificazione dinamica.
1st bend mode Y
3.25 Hz
1st bend mode X
3.26 Hz
1st torsion mode
5.85 Hz
I
risultati
sperimentali
dell’identificazione dinamica
sostanzialmente confermano
l’attendibilità dei risultati
ottenuti mediante l’approccio
numerico.
2nd bend mode Y
12.20 Hz
1st bend mode N-S
EXP 3.18 Hz
FE 3.25 Hz
2nd bend mode X
13.30 Hz
1st bend mode E-W
EXP 3.23 Hz
FE 3.26 Hz
1 st torsion mode
EXP 5.88 Hz
FE 5.85 Hz
2nd bend mode N-S
EXP 12.60 Hz
FE 12.20 Hz
2nd bend mode E-W
EXP 12.89 Hz
FE 13.30 Hz
101
Roma, 2 luglio 2008
ESEMPI APPLICATIVI
EDIFICI STORICI: MONITORAGGIO DEL COMPORTAMENTO
Gli accelerometri sono stati applicati in
posizioni appropriate, in relazione ai modi
di vibrare della struttura, secondo quanto
emerso dalla modellazione numerica e
dall’identificazione dinamica.
Un sensore per monitorare la temperatura e
l’umidità relativa è stato posizionato
all’intradosso della piastra di marmo al
primo livello.
I trasduttori di spostamento sono stati
applicati su fessure significative. Si può
notare che la struttura non presenta, in
genere, segnali preoccupanti di danno,
anche se è comunque possibile osservare
fratture
localizzate,
presumibilmente
dovute all’ossidazione (quindi espansione)
di catene metalliche e alla presenza di
sforzi di trazione nelle cornici.
ch5
ch6
ch3
ch4
ch1
ch2
102
Roma, 2 luglio 2008
ESEMPI APPLICATIVI
FILOSOFIA DELL’INTERVENTO
In relazione allo stato di degrado emerso, è stata proposta la realizzazione di
interventi diffusi per il risanamento combinati con interventi specifici volti a
migliorare le connessioni reciproche tra gli elementi lapidei.
In particolare, i consolidamenti e riparazioni della parti lesionate coinvolgono le
seguenti tecniche combinate:

incollaggi;

perni e staffe in acciaio inox;

tirantature con cavi di acciaio inox ad alta resistenza;

interventi con materiali compositi FRP;
trattamenti protettivi.
Interventi di adeguamento sismico, d’altra parte, risulterebbero incompatibili con le
esigenze di tutela del bene artistico. In accordo con la normativa è stata prevista
quindi la realizzazione di interventi di miglioramento sismico, volti a far conseguire
un maggior grado di sicurezza nei confronti delle azioni sismiche.

103
Roma, 2 luglio 2008
ESEMPI APPLICATIVI
PRINCIPALI INTERVENTI
Binding the
supports of the
equestrian
statue
Hooping B
Hooping D
Hooping A
Hooping C
INTERVENTI DI CERCHIATURA:
A. Cerchiatura con
(diametro 7mm).
cavi
di
acciaio
inox
B. Cerchiatura con
(diametro 3mm).
cavi
di
acciaio
inox
C. Cerchiatura con cavi di acciaio inox ad alta
resistenza (diametro 1.6mm).
D. Riparazione delle giunzioni delle catene
esistenti.
INTERVENTI LOCALI:
1. Riparazione dei supporti danneggianti
(piedi del cavallo) della statua equestre di
Cansignorio mediante strisce di CFRP.
Strengthening 2. Rinforzo di un capitello fessurato con tiranti
the cracked
costituiti da cavi di acciaio inox ad alta
capital
resistenza di diametro 1.6mm
104
Roma, 2 luglio 2008
ESEMPI APPLICATIVI
ALCUNI DETTAGLI
Dettaglio dell’angolare in
Dettaglio dell’ancoraggio
acciaio (intervento A)
(intervento B)
Intervento sul supporto della statua equestre
Vista dei cavi (intervento B)
105
Roma, 2 luglio 2008
ESEMPI APPLICATIVI
LE MURA DI MONTAGNANA (PADOVA)
Note generali: cinta fortificata intervallata da torri che si
estende per 60 metri, con uno spessore di 90 cm ed alta, in
media, 8 metri.
Caratteristiche costruttive: corsi di mattoni intervallati da
corsi in pietra ad eccezione della merlatura e del paramento in
corrispondenza degli spigoli, realizzati in muratura di mattoni.
Presenza di buche pontaie e di piatti di ancoraggio in ferro
indicano l’originaria presenza di una trave in legno posta al di
sotto dell’arco con funzione di incatenamento.
Tutte le parti lignee sono ormai andate perdute e la parte interna
del fusto si presenta completamente vuota se si eccettuano
alcuni edifici costruiti in epoca successiva in aderenza alla cinta
fortificata.
106
Roma, 2 luglio 2008
ESEMPI APPLICATIVI
DEGRADI E DISSESTI
Lato esterno: grosse lacune e mancanze nei
giunti di malta imputabili ad infiltrazioni d’acqua
all’interno del nucleo murario.
Sulle cortine murarie si osservano delle lesioni
ad andamento verticale di antica formazione.
Estesi fenomeni di degrado
sulle merlature e le porzioni
superiori delle cortine, in
corrispondenza del cammino
di ronda.
Torri: sui due lati del
paramento interno sono
presenti
lesioni
ad
andamento verticale che
tendono ad aprirsi nella
parte sommitale. Sul lato
esterno invece, tutte
manifestano una lesione
verticale che parte dal
piano
campagna
si
chiude nella parte alta.
107
Roma, 2 luglio 2008
ESEMPI APPLICATIVI
M1 bis
M1
INDAGINI
Sondaggi
geognostici
nelle
immediate vicinanze della cinta
muraria e a qualche metro di
distanza.
M3
M2
Prove con martinetti piatti singoli e doppi:
le prove
sono
state eseguite
in
corrispondenza di una torre indagando le
tensioni e le caratteristiche meccaniche del
paramento sia sul prospetto interno (M1)
che su quello esterno (M3).
Sfruttando la mancanza del paramento in
una fascia di parete è stato possibile
eseguire una prova direttamente nel
nucleo interno della muratura (prova M2).
Stima dell’effettivo grado di
consolidamento raggiunto dai
terreni coesivi e valutazione dello
stato dei cedimenti.
S1
S2
Ubicazione delle indagini geognostiche
108
Roma, 2 luglio 2008
ESEMPI APPLICATIVI
MODELLAZIONE FE
Implementazione di un modello numerico di un
tratto della cinta muraria della lunghezza
complessiva di 35 m.
Verifica dei valori ottenuti dalle prove di
compressione (martinetti piatti) ed acquisizione di
maggiori informazioni sulle lesioni presenti sulla
struttura muraria.
Lo stesso modello è stato poi studiato, eliminando una
fascia di paramento esterno dell’altezza di un metro ad
una quota di circa un metro dal piano di campagna.
In corrispondenza di tale fascia, come già indicato nelle
premesse, le ispezioni avevano infatti evidenziato la
caduta di ampie porzioni di paramento. Nelle zone dove
il paramento era ancora presente, i giunti di malta
erano mancanti e degradati per una grande profondità
rendendo
praticamente
nulla
la
capacità
di
trasmissione di sforzi verticali attraverso la porzione
più esterna della muratura.
109
Roma, 2 luglio 2008
ESEMPI APPLICATIVI

Le verifiche di deformabilità condotte, sulla base dei risultati delle indagini,
evidenziano che il terreno di fondazione si è già consolidato sotto i carichi delle
strutture. Dato che gli interventi previsti non alterano la distribuzione delle masse
non sono da attendersi ulteriori cedimenti.

La stima del carico limite del terreno fornisce invece un valore del coefficiente di
sicurezza superiore a 2 che può essere considerato accettabile nel caso di un
edificio storico anche se risulta inferiore al grado di sicurezza normalmente
imposto nel caso di edifici di nuova costruzione.

Inoltre, dato che non sono previsti interventi che possano alterare il
comportamento globale dell’edificio e non ci sono stati incrementi dei carichi non
è previsto l’obbligo di procedere al consolidamento.

E’ inoltre da ricordare che nelle verifiche il coefficiente di sicurezza è stato
sottostimato in quanto è stato ricavato con l’ipotesi di condizioni non drenate
trascurando gli allargamenti in fondazione di cui è stata invece trovata traccia.

In queste condizioni, considerando anche che le torri e le cortine murarie non
manifestano evidenti rotazioni e fuori piombo, non appare necessaria l’esecuzione
di specifici interventi sulle fondazioni del manufatto.
110
Roma, 2 luglio 2008
ESEMPI APPLICATIVI
Gli interventi sono mirati ad un sostanziale miglioramento
delle condizioni di sicurezza della torre mediante:

cerchiature metalliche realizzati su due
corrispondenza delle torri;

interventi localizzati di iniezione;
scuci-cuci e stilatura dei giunti deteriorati per il
ripristino della continuità muraria nelle zone soggette a
fenomeni di degrado;

livelli in
legature localizzate della muratura (in corrispondenza
ad esempio di porzioni di spigoli o di paramento
distaccati) mediante l’inserimento all’interno dei giunti
di malta opportunamente scarificati di barre di acciaio
inossidabile di piccolo diametro.
L’esatta definizione degli interventi di consolidamento è
stata verificata in sito dopo il montaggio dei ponteggi
che ha reso possibile una ispezione più accurata e
puntuale delle strutture murarie.

Cerchiature con tiranti
in acciaio inossidabile
111
Roma, 2 luglio 2008
ESEMPI APPLICATIVI
Per seguire la particolare forma del
manufatto le cerchiature sono costituite
da:
A) tiranti posti, sul prospetto interno
delle torri, immediatamente al di sopra
degli archi e quindi non visibili dal basso
dotati di piastre di ancoraggio incassate
nella muratura o, in alternativa, di
capochiave esterni;
B) tiranti inseriti in corrispondenza delle
pareti laterali delle torri entro fori praticati
mediante carotaggio;
C) tiranti posti in corrispondenza del
prospetto esterno, costituiti da funi in
acciaio inox inserite a scomparsa entro
giunti
di
malta
opportunamente
scarificati.
112
Roma, 2 luglio 2008
ESEMPI APPLICATIVI
LA CINTA MURARIA DI CITTADELLA (PADOVA)
INTERVENTI:

Iniezione consolidante (FenxB)
Sostruzione muraria
INDAGINI:

Prove soniche dirette
Tomografia sezione verticale
Carotaggi
Endoscopie
113
Roma, 2 luglio 2008
ESEMPI APPLICATIVI
ESECUZIONE
PREPARAZIONE DELLA PARETE:

Lavaggio con acqua
Rinzaffo delle principali fessure
assi di riferimento
per la quotatura dei
punti di iniezione
A1
A3
A2
A4
A5
A6
A7
B4
B5
B6
B7
A9
B8
B1
B2
C1
C2
B3
C3
C4
C6
C5
B9
C8
C7
C9
D2
D3
E2
E3
D1
D4
D5
D6
D7
D8
D9
E1
F2
F1
E4
E5
F4
F5
E6
E7
E8
E9
F3
F7
F8
F9
G1
H1
L1
PERFORAZIONE ED
INSERIMENTO CANNULE:
Maglia rettangolare 60x30 cm
Rilievo delle posizioni
M1
G2
G3
G4
G5
H4
H2
G6
H5
G7
H7
L3
M2
M3
G9
H8
H9
H6
H3
L2
G8
L8
L4
L5
L6
L7
M7
M5
M4
L9
M8
M9
M6
-34 cm
y
0
20
40
60
80 100 cm
Prospetto al lato esterno
delle mura
x
114
Roma, 2 luglio 2008
ESEMPI APPLICATIVI
ESECUZIONE
LAVAGGIO CON ACQUA:

Per rimuovere le impurità dai fori d’iniezione
Per reidratare la muratura
INIEZIONE PER PRESSIONE:

Preparazione della miscela
Pressione 1 – 1,5 atm
Blocco delle fuoriuscite di miscela
115
Roma, 2 luglio 2008
ESEMPI APPLICATIVI
CONTROLLO IN FASE ESECUTIVA
CONTROLLO SUI
LATI NON INIETTATI
RILIEVO DELLE FUORIUSCITE
E DEI PERCORSI DELLA
MISCELA
116
Roma, 2 luglio 2008
ESEMPI APPLICATIVI
RILIEVO DELLE QUANTITÀ DI
MISCELA INIETTATE
CONFRONTO TRA LA QUANTITA’ INIETTATA E LE
VARIAZIONI DI PROPRIETA’ DELLA MURATURA
PRIMA BETONIERA: caricati 11 sacchi di FEN-X/B (275 kg di legante)
24 l
0
23 l
NOTE
22 l
Perdita immediata
21 l
-50
20 l
-1 00
19 l
-100
18 l
Note:
17 l
NOTE
Perdita immediata
-1 50
-150
-2 00
-200
16 l
15 l
14 l
13 l
Perdita immediata
1 00
-2 50
Perdita immediata da più punti
Perdita da più punti
Non completato
Note:
150
20 0
250
3 00
12 l
350
11 l
10 l
9l
-3 00
8l
0
NOTE
Ripreso
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
P ro v e in tra s p a re n z a
180 0
F a s e p r e -i n i e z i o n i
160 0
F a s e p o s t -i n ie z i o n i
140 0
Perdita copiosa
Perdita copiosa
Perdita copiosa
velocità media (m/s)
Riempimento macchina per iniezioni: 8 secchi di miscela (∼120 l)
FORI INIETTATI
FUORIUSCITE DI MISCELA
6 fori non allo studio
M1
A destra
L1
In alto a sinistra
H1
Dal foro di fianco a sinistra
G1
F1
Totale fori iniettati: 11
Miscela iniettata:10,9 l/foro
FORI INIETTATI
M2
A sinistra
L2
A sinistra dal corso inferiore
H2
G2
F2
A destra
F3
A destra
G3
A destra in basso e in alto
H3
A destra, a sinistra, in basso
L3
A destra, a sinistra
Totale fori iniettati: 8,5
Miscela iniettata: 14,1 l/foro
FORI INIETTATI
L3
M3
M4
L4
A destra, a sinistra, da L3
H4
A sinistra, in basso
G4
A sinistra dal corso inferiore
F4
In alto e in basso a sinistra
M5
L5
In alto a destra
H5
In basso a sinistra
G5
Da G6
F5
A destra, a sinistra
M6
In alto a destra
L6
A destra
Totale fori iniettati: 12,5
Miscela iniettata: 10,8 l/foro
Totale fori: 32
Totale miscela: ∼375 l
Media miscela/foro: 11,7 l/f.
Percentuale H2O: ∼30%
120 0
100 0
80 0
60 0
40 0
Appena iniziato
Note:
Totale legante: 275 kg
Media legante/foro: 8,6 kg/f.
20 0
0
11
12
13
14
15
16
21
22
23
24
25
26
31
32
33
34
35
36
42
p u n ti d i tr a s m i s s io n e / r ic e z i o n e
43
44
45
46
53
54
55
64
Roma, 2 luglio 2008
ESEMPI APPLICATIVI
117
165
165
traccia del for o sul
paramento esterno
165
65%
1300 m /s
1050 m /s
60%
135
1000 m /s
1250 m /s
135
135
55%
1200 m /s
116 cm
schem a delle illuminazioni
per la pr ova sonica
tomografica
50%
950 m/s
105
1150 m /s
105
45%
105
900 m/s
40%
1100 m /s
256 cm
6,5 cm
14
14
T31
T11
24
24
T32
T12
34 cm
1050 m /s
75
75
30%
800 m/s
25%
1000 m /s
3 7 cm
34
34
T33
T13
38 cm
44
44
T34
T14
20%
750 m/s
45
950 m/s
45
3 8 cm
30 cm
22 cm
75
3 4 cm
37 cm
35%
850 m/s
6,5 cm
700 m/s
45
15%
900 m/s
10%
3 0 cm
54
T35
54
T15
64
64
T36
T16
650 m/s
15
850 m/s
15
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
0
20
0 cm
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
0
20
40
60
80
100
120
140
160
zoccolo in mattoni
e pietra
- 34 cm
Esterno mura
Interno m ura
Ante iniez.: 950 m/s
Esterno m ura
180
200
220
Interno mura
Esterno mura
8 8,5 cm

5%
15
2 2 cm
Interno mura
Post iniez.: 1350 m/s
+ 10÷90%
Conferma dei dati ottenuti dalla tomografia con quelli delle endoscopie
Importanza del controllo incrociato carotaggi/endoscopie (dilavamento materiali)
118
Roma, 2 luglio 2008
ESEMPI APPLICATIVI
Roma,
Roma, 30
30 giugno
giugno –– 33 luglio
luglio 2008
2008
Linee guida per la valutazione e riduzione del rischio
sismico del patrimonio culturale
GRAZIE DELL’ATTENZIONE
ESEMPI APPLICATIVI
22 luglio
luglio 2008
2008 –– 14.00
14.00--15.45
15.45
Prof. Claudio Modena
DCT
DCT –– Università
Università di
di Padova
Padova