Analisi non - lineare agli elementi finiti di antiche chiese in muratura = Non - Linear Finite Element Modeling and study of ancient masonry churches

Il presente lavoro di tesi ha come oggetto l’analisi lineare e non lineare del Santuario di Vicoforte, in modo da analizzare ed approfondire il comportamento strutturale dell’edificio. Il Santuario presenta la cupola ellittica più grande del mondo, con i suoi assi interni di 37,15 e 24,8 metri. Le notevoli dimensioni di questa e la locazione dell’intero Santuario in zona con scarse prestazioni strutturali hanno portato alla nascita di fessure nel sistema tamburo – cupola, già prima della sua ultimazione. Il passo fondamentale di questa tesi è stato sicuramente il raggiungimento di un modello geometrico tridimensionale che rispetta l’andamento sia in pianta che in alzato della struttura, grazie all’utilizzo di softweare CAD 3D, sfruttando gli elaborati principali, quali piante, prospetto e sezioni. In questo modo è stata riprodotta la forma esatta della maestosa cupola ellittica consentendo di analizzare il suo comportamento strutturale con estrema precisione. Per via della presenza del quadro fessurativo, il modello tridimensionale è stato suddiviso in 8 comparti, così da poter assegnare successivamente, valori veritieri di resistenza in funzione del danneggiamento degli elementi. Ulteriormente è stata modellata geometricamente una seconda struttura, tenendo conto del progetto eseguito da Ascanio Vitozzi alla fine del 1500. Infatti, il Santuario è stato progettato prevalentemente da due architetti, inizialmente Vitozzi e successivamente la sua morte, da Francesco Gallo rivoluzionando il sistema cupola – tamburo originario. Il passo successivo è stato il raggiungimento del modello numerico, tramite l’utilizzo di software FEM, integrando dati relativi alla caratterizzazione dei materiali. Tramite software è stata condotta inizialmente l’analisi elastica lineare sul primo modello, quello derivante il progetto Vitozziano, con lo scopo di comprendere il suo grado di resistenza, ed inoltre investigare se tale progetto, che presenta una cupola con un sesto molto ribassato, fosse effettivamente ottenuto mediante calcoli e studi strutturali o solamente realizzato per propaganda. Un ulteriore studio è stato quello di paragonare i risultati ottenuto dall’analisi elastica lineare svolta sul modello Vitozziano con quelli ottenuti dal modello costruito, così da poter comprendere la variazione del comportamento strutturale dell’intero Santuario a seguito dell’introduzione dell’architetto Francesco Gallo nella realizzazione della grande fabbrica. Il lavoro di tesi si conclude con l’analisi elastica non lineare svolta sul modello costruito, andando a studiare il comportamento dopo l’applicazione di un cedimento in fondazione. Il valore di questo proviene da monitoraggi dei cedimenti in fondazione svolti negli anni, così da imporre un valore consono di spostamento. Siccome il Santuario è soggetto da sempre a cedimento nel tempo per via della presenza di terreno scadente e geometrie elevate, dunque, la risposta strutturale dovuta all’applicazione di un cedimento simula al meglio la realtà.