Una migliore conoscenza delle strutture storiche è oggi di grande attualità per la loro conservazione e per la valutazione della vulnerabilità sismica. Per questo meritano particolare attenzione le attività legate alla conservazione del patrimonio architettonico ai fini di uso pubblico e privato, e spesso viene richiesto di studiarne i processi di deterioramento causati da fattori ambientali locali e globali. Il monitoraggio continuo e’ stato impiegato per ottenere informazioni dettagliate su tali processi, ma gli alti costi ne hanno limitato le applicazioni e i parametri misurati sono spesso limitati a temperatura e clima. Lo studio degli effetti reali delle cause ambientali su strutture e materiali necessita di ulteriori approfondimenti. D’altronde l’analisi e l’interpretazione dei dati e’ operazione difficile a causa della complessità dei processi di deterioramento considerati. La maggior parte dei modelli in uso a questo scopo o non tengono in conto la quantità e varietà dei dati, o sono basati su ipotesi piuttosto imprecise, o, ancora, sono troppo complessi per essere implementati in un sistema di monitoraggio. Di conseguenza, ad oggi i processi di deterioramento non sono stati valutati efficacemente. Si manifesta dunque la necessità di migliorare il monitoraggio di strutture storiche, ad esempio impiegando una varietà di sensori che monitorino i parametri materiali influenzati da fattori ambientali, utilizzando modelli avanzati che tengano in conto più precisamente gli effetti dell’ambiente, prevedano il tasso di deterioramento e possano interpretare i trends nei dati acquisiti. Ne consegue che occorre validare qualitativamente e quantitativamente i dati acquisiti da sensori di monitoraggio, attraverso un confronto con quelli forniti da metodologie che rappresentano attualmente lo stato dell’arte nella valutazione diagnostica di strutture storiche. Lo scopo finale e’ di diffondere l’uso delle nuove metodiche a strutture storiche anche non monumentali, grazie a sistemi più economici ma affidabili, con l’obiettivo di proporre approccio “intelligente” alla protezione e conservazione dei beni culturali architettonici dal deterioramento. Se tra i tanti fattori che conducono al deterioramento (inquinamento, gas, vento, pioggia, umidità, temperatura, gelo, luce, etc.) si considerano ad esempio umidità e contenuto salino nella muratura, non e’ ancora chiaro come i sistemi di condizionamento di ambienti interni agiscano sui materiali, e se tali metodi siano benefici o peggiorino la situazione. Vi sarebbe dunque una necessità di monitoraggio per determinare i profili di temperatura, salinità e umidità all’interno dello spessore murario, a diverse quote, così come sulla superficie muraria o in prossimità della superficie. La determinazione della concentrazione salina nel muro diverrebbe dunque un aspetto importante del monitoraggio in quanto cicli di cristallizzazione e idratazione salina comportano sforzi interni, microfessurazione e perdita di resistenza. Ogni assemblaggio complesso di materiali, tipico delle strutture storiche e di Beni Culturali, e’ assoggettato a una serie di rischi come quello appena descritto. Nell’ambito di un progetto finanziato dalla Comunità Europea, il Gruppo dell’Unità di Bologna, per quanto riguarda la parte sperimentale in laboratorio e in sito su casi di studio d’alto profilo, avrà lo scopo di indagare e migliorare le possibilità presenti di diagnostica del deterioramento strutturale e materiale che affligge le costruzioni storiche murarie in laterizio a causa di fattori ambientali, mentre per la parte di modellazione dovrà sviluppare modelli in grado di simulare sia il comportamento meccanico della muratura, sia i fenomeni diffusivi. La ricerca si prefigge dunque, attraverso una estesa sperimentazione e l’utilizzo anche di modelli fisici appositamente costruiti in laboratorio, di utilizzare una combinazione di metodiche non distruttive, eventualmente applicate a ripetizione ad intervalli...

STRUTTURE STORICHE IN MURATURA: MODELLAZIONE E SPERIMENTAZIONE

PASCALE GUIDOTTI MAGNANI, GIOVANNI
2010

Abstract

Una migliore conoscenza delle strutture storiche è oggi di grande attualità per la loro conservazione e per la valutazione della vulnerabilità sismica. Per questo meritano particolare attenzione le attività legate alla conservazione del patrimonio architettonico ai fini di uso pubblico e privato, e spesso viene richiesto di studiarne i processi di deterioramento causati da fattori ambientali locali e globali. Il monitoraggio continuo e’ stato impiegato per ottenere informazioni dettagliate su tali processi, ma gli alti costi ne hanno limitato le applicazioni e i parametri misurati sono spesso limitati a temperatura e clima. Lo studio degli effetti reali delle cause ambientali su strutture e materiali necessita di ulteriori approfondimenti. D’altronde l’analisi e l’interpretazione dei dati e’ operazione difficile a causa della complessità dei processi di deterioramento considerati. La maggior parte dei modelli in uso a questo scopo o non tengono in conto la quantità e varietà dei dati, o sono basati su ipotesi piuttosto imprecise, o, ancora, sono troppo complessi per essere implementati in un sistema di monitoraggio. Di conseguenza, ad oggi i processi di deterioramento non sono stati valutati efficacemente. Si manifesta dunque la necessità di migliorare il monitoraggio di strutture storiche, ad esempio impiegando una varietà di sensori che monitorino i parametri materiali influenzati da fattori ambientali, utilizzando modelli avanzati che tengano in conto più precisamente gli effetti dell’ambiente, prevedano il tasso di deterioramento e possano interpretare i trends nei dati acquisiti. Ne consegue che occorre validare qualitativamente e quantitativamente i dati acquisiti da sensori di monitoraggio, attraverso un confronto con quelli forniti da metodologie che rappresentano attualmente lo stato dell’arte nella valutazione diagnostica di strutture storiche. Lo scopo finale e’ di diffondere l’uso delle nuove metodiche a strutture storiche anche non monumentali, grazie a sistemi più economici ma affidabili, con l’obiettivo di proporre approccio “intelligente” alla protezione e conservazione dei beni culturali architettonici dal deterioramento. Se tra i tanti fattori che conducono al deterioramento (inquinamento, gas, vento, pioggia, umidità, temperatura, gelo, luce, etc.) si considerano ad esempio umidità e contenuto salino nella muratura, non e’ ancora chiaro come i sistemi di condizionamento di ambienti interni agiscano sui materiali, e se tali metodi siano benefici o peggiorino la situazione. Vi sarebbe dunque una necessità di monitoraggio per determinare i profili di temperatura, salinità e umidità all’interno dello spessore murario, a diverse quote, così come sulla superficie muraria o in prossimità della superficie. La determinazione della concentrazione salina nel muro diverrebbe dunque un aspetto importante del monitoraggio in quanto cicli di cristallizzazione e idratazione salina comportano sforzi interni, microfessurazione e perdita di resistenza. Ogni assemblaggio complesso di materiali, tipico delle strutture storiche e di Beni Culturali, e’ assoggettato a una serie di rischi come quello appena descritto. Nell’ambito di un progetto finanziato dalla Comunità Europea, il Gruppo dell’Unità di Bologna, per quanto riguarda la parte sperimentale in laboratorio e in sito su casi di studio d’alto profilo, avrà lo scopo di indagare e migliorare le possibilità presenti di diagnostica del deterioramento strutturale e materiale che affligge le costruzioni storiche murarie in laterizio a causa di fattori ambientali, mentre per la parte di modellazione dovrà sviluppare modelli in grado di simulare sia il comportamento meccanico della muratura, sia i fenomeni diffusivi. La ricerca si prefigge dunque, attraverso una estesa sperimentazione e l’utilizzo anche di modelli fisici appositamente costruiti in laboratorio, di utilizzare una combinazione di metodiche non distruttive, eventualmente applicate a ripetizione ad intervalli...
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