Monitoraggio con la tecnica delle Emissioni Acustiche del Campanile del Duomo di Torino = Acoustic Emission Monitoring of the Turin Cathedral's Bell-Tower

Negli ultimi anni diversi metodi, diretti e indiretti, sono stati utilizzati per il monitoraggio di strutture storiche, civili e di infrastrutture. Tra questi: dispositivi ultrasonici, georadar, e procedure basate sull’acquisizione termica sono state utilizzate per esperimenti in laboratorio e in situ. Gli edifici storici, infatti, presentano solitamente fessure diffuse a causa di diversi fenomeni (tecniche costruttive, storia di carico). I metodi non distruttivi consentono di valutare lo stato del danneggiamento di queste strutture e la sua evoluzione nel tempo. Recentemente, al Politecnico di Torino sono stati condotti diversi studi tramite l’applicazione di un metodo di controllo basato sull’emissione spontanea di onde elastiche – la tecnica di Emissione Acustica (EA). I segnali, emessi dai difetti, sono acquisiti da sensori piezoelettrici (PZT). La tecnica di EA è adatta per lo studio di strutture storiche e monumentali che sono soggette a carichi elevati, di lungo termine, ciclici, o, più generalmente, a rischio sismico. Nella presente tesi, è stata studiata la procedura di monitoraggio tramite la tecnica di EA ed è stata applicata per il monitoraggio di una delle più importanti costruzioni in muratura della città di Torino - la Torre Campanaria della città. Inoltre, è stato effettuato il monitoraggio dell’incastellatura in legno delle campane. Le analisi statistiche del βt e del b-value forniscono evidenti informazioni sul danneggiamento e sulle strutture di sostegno delle campane presenti all’interno della cella campanaria completata da Filippo Juvarra nel 1723. In questo studio, è stato utilizzato un sistema di acquisizione dati di EA a 8 canali per valutare l’evoluzione delle fessure presenti nella torre campanaria in muratura. L’indagine è stata eseguita utilizzando diverse analisi statistiche e parametri per la valutazione del livello di danneggiamento raggiunto nella struttura. I sensori di EA sono stati posizionati alla base della torre tra il primo e il terzo impalcato. Nel Capitolo 1 viene descritto l’utilizzo della tecnica di EA nella letteratura scientifica e il suo impiego come metodo di monitoraggio. Inoltre, è stata introdotta la teoria di questa tecnica ed è stata correlata ai concetti basilari della Meccanica della Frattura Elastica Lineare. Nel Capitolo 2 viene riportata la storia della Torre Campanaria. Vengono anche mostrate le analisi numeriche della torre; infatti, è stato sviluppato un modello FEM a partire da una ricostruzione geometrica tramite Midas (FEM). Sia l’analisi statica che quella dinamica confermano i risultati ottenuti con la tecnica di EA. Inoltre, nel Capitolo 3 è stata studiata una correlazione tra l’analisi del b-value dei dati acquisiti tramite le EA e del b-value relativo agli eventi sismici registrati nei pressi del sito di monitoraggio (in un raggio di 100 km). Questa analisi segue l’approccio recentemente presentato in un articolo pubblicato su “Nature”; i risultati mostrano una correlazione tra i b-value monitorati nella torre e la previsione della serie storica degli eventi sismici. Nel Capitolo 4 è stato studiato il telaio ligneo, sostegno delle campane; infatti, è stata effettuata sia un’indagine geometrica che la valutazione dell’evoluzione del danneggiamento tramite l’EA. Le strutture sono state monitorate per un periodo di un mese. La valutazione sia del βt che del b-value ha fornito diverse informazioni sul livello di danneggiamento raggiunto nella struttura.