Monitoraggio strutturale con la tecnica delle Emissioni Acustiche: Il caso della volta centrale del Duomo di Torino = Structural monitoring by Acoustic Emissions technique: The case study of the central vault of the Turin Cathedral

Il presente elaborato di tesi illustra la tecnica delle Emissioni Acustiche (EA) per il monitoraggio strutturale e la sua applicazione alla volta centrale della Cattedrale di San Giovanni Battista, sita a Torino (Italia). La tecnica di EA si inserisce nella categoria dei metodi di controllo non distruttivi, previsti dalle attuali normative relative alla valutazione e agli interventi su edifici esistenti e con pregio storico-paesaggistico. Essa si basa sui principi della trasmissione delle onde meccaniche nei solidi, sulla Meccanica della Frattura e utilizza, nell’ambito dell’interpretazione dei risultati, concetti legati alla Geometria Frattale. Dopo la descrizione del funzionamento generale e delle strumentazioni sviluppate negli anni, si pone rilievo sui risultati ottenibili dal monitoraggio, i quali consentono di: - localizzare le sorgenti di emissione, circoscrivendo l’origine del danneggiamento; - risalire ai parametri che descrivono la legge costitutiva del materiale; - valutare la condizione di stabilità o instabilità del processo di danneggiamento; - correlare l’attività di emissione acustica con quella sismica alla scala regionale, discriminando tra scosse di terremoto del tipo foreshock o di assestamento, sulla base dell’analisi sui valori medi di un parametro denominato b-value. La ricerca storica d’archivio sul Duomo di Torino, caso studio del monitoraggio, ha evidenziato modifiche ed interventi nel corso della storia, ripercorsi in ordine cronologico dalle origini fino all’attuale configurazione. Il sopralluogo del sottotetto della volta centrale ha messo in luce un sistema di consolidamento, operato a inizi Novecento per risolvere i problemi di instabilità della volta, molto invasivo, allo stato attuale poco performante e non compatibile con verifiche sismiche complessive dell’edifico. Sulla base di questa valutazione sono stati posizionati otto sensori di EA, per una durata di quattro mesi, i cui risultati sono presentati nel Capitolo 4. In termini di localizzazione delle sorgenti di EA sono stati osservati punti di sorgente prevalentemente nella porzione centrale monitorata all’ estradosso della volta. Inoltre, è stata effettuata l’osservazione di analisi statistiche sui parametri critici (βt e b-value) e la valutazione del numero cumulato di eventi (N). In particolare, nei primi 50 giorni di monitoraggio si riscontrano valori critici di βt e b-value, indicativi di una condizione di criticità. Sulla base dei risultati raggiunti e della valutazione complessiva dello stato di fatto si propone uno smantellamento dei blocchi in calcestruzzo armato e del sistema di travature in ferro, con conseguente riduzione delle masse presenti nel sottotetto, al fine di migliorare la risposta strutturale in caso di sisma. In sostituzione della funzione consolidante si propone l’applicazione di lamine di FRP lungo le direttrici e generatrici della volta all’estradosso, coerentemente con la localizzazione delle sorgenti di EA. Il monitoraggio con Emissioni Acustiche ha posto le basi per ulteriori indagini tramite il posizionamento di accelerometri, estensimetri e termo-igrometri per analizzare meglio la complessa situazione strutturale e valutare le condizioni di stabilità sia in campo statico che sismico, confermando l’utilità dei controlli non distruttivi, in grado di fornire in esercizio risultati qualitativi e quantitativi propedeutici a qualsiasi intervento.