Analisi multidimensionale dei dati acquisiti dal monitoraggio della Torre Garisenda e relativa modellazione agli elementi finiti. = Multidimensional analysis of the data acquired from the Garisenda Tower monitoring and related finite element modelling.

L’edificio oggetto della tesi è la Torre Garisenda sita nella città di Bologna. Nel corso degli anni la Torre ha conosciuto il progressivo evolversi del suo stato deformativo e solo negli ultimi decenni è stato intrapreso un percorso di consolidamento e monitoraggio volto a valutare la stabilità della struttura. In questo studio viene proposta una metodologia atta a individuare le correlazioni fra i dati (caratteristici della struttura e ambientali) ottenuti durante il monitoraggio. Nel corso degli anni la Torre è stata dotata di un numero sempre maggiore di apparecchiature di controllo, quali sensori piezoelettrici per il rilevamento delle Emissioni Acustiche, termosonde, accelerometri in grado di misurare le velocità di spostamento nelle tre direzioni, estensimetri e un pendolo per tenere traccia delle deformazioni della muratura all’interno e all’esterno della Torre nonché degli spostamenti orizzontali del suo baricentro. La grande quantità di dati raccolta è stata trattata con le moderne tecniche di analisi statistica multiparametrica per identificare le correlazioni tra i dati che maggiormente influenzano la stabilità della struttura. I dati derivanti dal monitoraggio sono di tipo non strutturato (non si conoscono le relazioni tra le variabili), quindi la tecnica multidimensionale più corretta da usare è risultata essere quella dell'analisi delle componenti principali (PCA). Con tale tecnica si ha al contempo la riduzione del problema a un numero limitato di variabili indipendenti e una più agevole classificazione dei dati. Nodo centrale della tecnica delle componenti principali con variabili standardizzate è il calcolo della matrice di covarianza. A partire dagli autovalori e autovettori di tale matrice è possibile proiettare i dati originali in un nuovo spazio definito dalle componenti principali (PCs), ossia lo spazio delle nuove variabili ottenute come combinazione lineare delle originarie. Tuttavia questo metodo è puramente descrittivo, risulta pertanto necessario calcolare dai valori delle PCs due carte di controllo, dette Q e T2, necessarie ad evidenziare i valori che si discostano dall’andamento normale. Tramite la decomposizione di quest’ultimo indice è possibile infine valutare quali e quante variabili contribuiscano maggiormente a rendere una determinata osservazione "anomala". I molteplici dati ottenuti con il monitoraggio e analizzati con l'analisi multidimensionale sono stati poi inseriti in un modello agli elementi finiti della Torre realizzato con il software DIANA. Nelle analisi condotte sono state prese in conto le azioni esplicite dovute alla gravità e al vento, così come le azioni implicite dovute alle escursioni termiche e le azioni di origine sismica. Sono stati considerati con particolare attenzione gli effetti delle deformazioni termiche, mediante analisi termomeccaniche, al fine di correlarli con le Emissioni Acustiche rilevate dal monitoraggio continuo della struttura. I risultati ottenuti dal modello agli elementi finiti hanno anche contribuito a individuare delle possibili spiegazioni alle osservazioni anomale ottenute con l'analisi multidimensionale. L’obiettivo futuro è quello di arricchire, attraverso il monitoraggio, il modello FEM con parametri fisico-meccanici. Questa attività permetterà di ottenere una più profonda interpretazione dei dati sperimentali e delle "anomalie" individuate tramite l'analisi multidimensionale.