Il comportamento strutturale del Duomo di Modena in campo statico e dinamico

Obiettivo principale dell’ingegneria strutturale è garantire che una data opera sia in grado di assolvere alle funzioni per cui è stata concepita e realizzata, riuscendo a mantenere predefiniti livelli di sicurezza e prestazioni per un prefissato periodo di tempo (tipicamente indicato come «vita utile») e sotto l’effetto di assegnate condizioni di carico. Per sicurezza si intende il grado di protezione di persone e beni rispetto alla perdita di una prefissata prestazione (fruizione, conservazione, resistenza ecc.). Il problema della valutazione della «sicurezza» si presenta pertanto in ogni processo di analisi e di progettazione delle opere dell’ingegneria civile e comporta tipicamente l’analisi degli effetti che le azioni hanno su di una data struttura. Per struttura, in generale, si intende un sistema di elementi (membrature o componenti) in grado di trasferire, in sicurezza, i carichi dal loro punto di applicazione al terreno. Con il termine «carichi» o, più correttamente, con il termine «azioni» agenti su una struttura si intende l’insieme di fenomeni (forze di gravità legate ai pesi permanenti, sovraccarichi dovuti ad azioni antropiche o naturali, variazioni termiche, deformazioni impresse, accelerazioni indotte da movimenti tellurici...) capaci di indurre stati di sollecitazione e deformazione in una struttura, tipicamente indicati con il termine «effetti» delle azioni stesse. Al fine di valutare la sicurezza e le prestazioni di una struttura tipicamente si confrontano gli effetti con le resistenze della struttura, a loro volta dipendenti dalle caratteristiche geometriche e materiche del bene. Le incertezze legate alla predizione delle azioni, all’identificazione di modelli affidabili per la valutazione degli effetti di queste su di una struttura e alla stima delle resistenze degli elementi strutturali (che necessariamente discendono dalle caratteristiche geometriche e materiche) risultano estremamente complesse e articolate e fanno sì che le quantità sopra richiamate debbano essere più opportunamente trattate come variabili aleatorie. La valutazione della sicurezza e delle prestazioni di una data struttura deve pertanto necessariamente essere af- Il comportamento strutturale del Duomo di Modena in campo statico e dinamico Tomaso Trombetti, Stefano Silvestri, Simonetta Baraccani, Michele Palermo frontata con approcci di tipo probabilistico. Tali valutazioni non possono così portare all’identificazione di una sicurezza o di una prestazione «assolute» ma unicamente all’ottenimento di una ridotta (ridottissima, nel caso si voglia valutare il collasso di un bene) probabilità di accadimento della condizione non desiderata. È opportuno inoltre fare notare come le incertezze sulle azioni per gli edifici monumentali siano sostanzialmente equivalenti a quelle che si hanno per edifici nuovi; mentre le incertezze legate alla modellazione e alle caratteristiche materiche nel caso di edifici monumentali sono enormemente maggiori rispetto al caso delle nuove costruzioni, rendendo ancora più complessa la valutazione delle prestazioni e della sicurezza di queste opere (Romeo Ballardini 1998). I modelli analitico/matematici comunemente utilizzati per l’analisi del comportamento strutturale delle moderne costruzioni, nel caso di edifici storici (caratterizzati da specifiche tecniche costruttive, da impianti architettonici complessi e di difficile individuazione, da eterogeneità dei materiali utilizzati per la loro costruzione), mal si adattano a cogliere il reale stato della struttura.