Analisi dinamica e sismica della Chiesa della Madonnina delle Neve a Savigliano (CN)

Stefano Massetto

Analisi dinamica e sismica della Chiesa della Madonnina delle Neve a Savigliano (CN).

Rel. Giuseppe Pistone, Rosario Ceravolo. Politecnico di Torino, Corso di laurea specialistica in Architettura (Costruzione), 2012

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Abstract:	La ricchezza del patrimonio edilizio storico in Italia, così come il problema della sua conservazione e della valorizzazione è da sempre un tema di grande attualità. Una considerazione scontata ma mirata a sottolineare la necessità di preservare tale patrimonio, nonché l'attenzione che chi opera in tale contesto deve mantenere per conservare l'integrità e l'identità delle opere tramandateci nei secoli. L'ambito del restauro delle costruzioni è indubbiamente vasto, e spazia da operazioni di consolidamento strutturale e di recupero di elementi danneggiati ai più minuziosi interventi di conservazione delle caratteristiche estetiche dei beni. Per l'appunto la questione del consolidamento è a sua volta un tema particolarmente attuale: esso riguarda certamente l'intento di tramandare l'opera ai posteri nella sua integrità strutturale, ma allo stesso tempo si confronta con il problema della sicurezza. Questa duplice istanza da soddisfare rende il restauro delle strutture una sfida tanto interessante quanto necessaria. Com'è noto, infatti, si è ormai presa coscienza della vulnerabilità del nostro patrimonio edilizio, in particolare di quello d'interesse storico-artistico, sia esso composto da edifici civili od ecclesiastici, costantemente esposto al logoramento prodot-tao dal tempo e da usi impropri (nonché da interventi inadeguati), così come al rischio sismico, del quale la dura realtà ci ha tristemente ricordato in questi ultimi anni. Si può quindi affermare che la ricerca della sicurezza strutturale divenga un obiettivo fondamentale per la preservazione del patrimonio, ma ancora più per la salvaguardia dell'incolumità delle persone. In quest'ottica le linee guida deon-tologiche internazionali affermano che le strutture storiche richiedono l'anamnesi, la diagnosi, la terapia ed il controllo, ovvero la ricerca delle informazioni a disposizione, l'individuazione delle cause dei dissesti e dei degradi, la ricerca di strategie di recupero nonché il controllo della loro efficienza, specificando che il miglior rimedio è sempre la prevenzione. In linea con tali propositi, inserendosi quindi nell'ambito d'interesse del restauro conservativo, del consolidamento e della riabilitazione, il seguente lavoro riguarda il processo di acquisizione della conoscenza strutturale dì un edificio di culto di valenza storico - artistica presente nel territorio della città di Savigliano in provincia di Cuneo. In generale trae origine dall'approfondimento dei temi trattati durante i corsi congiunti seguiti durante l'A.A. 2010/2011 nell'ambito del Dottorato in beni culturali, per configurarsi, di fatto, come una tesi disciplinare nella quale a seguito di un processo di documentazione, è stato costruito un modello FE, come supporto ad una prova d'identificazione dinamica, a valle della quale è stata eseguita una taratura del modello numerico, permettendo di effettuare valutazioni sul comportamento strutturale e suggerire alcuni interventi di miglioramento della costruzione. Peraltro l'utilizzo di questo tipo di metodi finalizzati alla diagnostica, presenta notevoli vantaggi, minimizzando l'invasività delle prove sperimentali sulla costruzione, riducendo i costi e permettendo di ottenere modelli di calcolo affidabili sulla base dei quali poter effettuare le valutazioni, nonché programmare e simulare interventi di recupero; Risulta, di fatto, una tecnica d'indagine particolarmente adatta soprattutto per gli edifici, come in questo caso, dei quali non si hanno per diverse ragioni, informazioni sufficienti sul comportamento meccanico delle partì, e per i quali s'intende limitare l'invasività delle prove e degli interventi. Più in particolare la tesi è strutturata nel seguente modo: Il secondo capitolo introduce i principali riferimenti normativi, delineando l'approccio metodologico con cui è stato affrontato il percorso di conoscenza della costruzione. Il terzo capitolo propone un inquadramento generale della costruzione, in modo da indicare le caratteristiche principali e contestualizzarla nel territorio. Il quarto capitolo riguarda la fase di rilievo geometrico e strutturale, la classificazione degli elementi resistenti, e la constatazione dello stato di conservazione degli stessi. Il quinto capitolo delinea la storia della costruzione fin dalla sua origine. Il sesto capitolo è inerente alla modellazione agli elementi finiti della costruzione, e mostra le caratteristiche con le quali è stato sviluppato il modello di calcolo. Il settimo capitolo è incentrato sulle indagini diagnostiche sulle costruzioni ed in particolare sulla prova di identificazione strutturale dinamica eseguita sul bene oggetto di studio. L'ottavo capitolo mostra la procedura di ottimizzazione finalizzata alla taratura del modello numerico in base ai dati provenienti dalle prove sperimentali. Con il nono capitolo vengono infine introdotte delle valutazioni sul comportamento strutturale con differenti livelli di approfondimento, secondo le disposizioni delle vigenti normative, in base ai risultati del model-updatig, anche in relazione alla proposta d'interventi di consolidamento. Un percorso di questo tipo si rende necessario in quanto, sebbene il lavoro svolto rientri nell'ambito d'interesse dell'analisi strutturale, esso non può essere risolto in termini di una mera operazione tecnica, in quanto trattandosi di uno studio avente come oggetto una costruzione d'interesse storico-artistico-culturale, deve necessariamente includere un processo di documentazione basato sull'interazione multidisciplinare. Questo tipo di approccio consente di integrare le potenzialità dei saperi tecnici con le necessità di preservazione dell'integrità materiale e culturale del patrimonio, permettendone il monitoraggio e la possibilità di intervenire, se necessario, in maniera più coscienziosa di quanto è stato (o non è stato) fatto in passato. La possibilità di svolgere questo lavoro e partecipare all'esperienza della prova dinamica sulla costruzione è stata resa concreta da disponibilità concomitanti. In particolar modo si ringraziano per la disponibilità e per la collaborazione: Il Prof. Ing. G. Pistone e Il Prof. Ing. R. Ceravolo del Politecnico di Torino, i Phd L. Zanotti Fragonara del Politecnico di Torino e G. Abbiati dell'Università di Trento. Abstract in italiano (PDF, 120kB - Creative Commons Attribution) Abstract in inglese (PDF, 118kB - Creative Commons Attribution)
Relatori:	Giuseppe Pistone, Rosario Ceravolo
Tipo di pubblicazione:	A stampa
Soggetti:	G Geografia, Antropologia e Luoghi geografici > GG Piemonte S Scienze e Scienze Applicate > SH Fisica tecnica
Corso di laurea:	Corso di laurea specialistica in Architettura (Costruzione)
Classe di laurea:	NON SPECIFICATO
Aziende collaboratrici:	NON SPECIFICATO
URI:	http://webthesis.biblio.polito.it/id/eprint/2785
Capitoli:	1. Introduzione 2. Metodologia e riferimenti normativi 2.1. La Direttiva P.C.M. 09/02/2011 2.2. Bibliografia Cap. 1-2 3. Inquadramento del bene 3.1. Caratteristiche generali 3.1.1.Qualificazione giuridica del soggetto proprietario, denominazione dei bene, toponomastica, coordinate geografiche, confinanti, periodo di realizzazione, destinazione d'uso attuale 3.1.2. Documentazione fotografica 3.1.3. Descrizione morfologica sommaria 3.1.4. Presenza di elementi di pregio, salutazione di interesse culturale 3.2. Livelli di protezione e fattori di sensibilità 3.2.1. Caratteristiche dimensionali principali ed eidotipo 3.2.2. Localizzazione: ambito territoriale, caratteristiche ambientali e geografiche, caratteristiche ambientali antropiche 3.2.3. Terreno e fondazioni: caratteristiche orografiche, geomorfologiche, modifica dei suoli 3.2.4. Analisi dell'aggregato edilizio: complesso architettonico, accessibilità ed utilizzo 4. Rilievo geometrico, strutturale e dello stato di conservazione 4.1. Cenni sul rilievo di un edificio storico 4.2. Metodo e finalità 4.3. Rilievo geometrico e strutturale della Madonnina della Neve; descrizione complessiva 4.3.1. Fondazioni 4.3.2. Strutture di elevazione 4.3.3. Orizzontameli 4.3.4. Collegamenti verticali 4.3.5. Classificazione elementi 4.4. Rilievo dello stato di conservazione 4.4.1. Fessurazioni e distacchi 4.4.2. Schedatura dello stato di conservazione 4.5. Bibliografia Capitoli 3-4 5. Indagini storiche ed interventi pregressi 5.1. Cenni sulla storia di Savigliano 5.2. Storia della chiesetta della Madonnina della Neve 5.3. Considerazioni sulla costruzione 5.4. Bibliografia Capitolo 5 6. Modellatone agli elementi finiti 6.1. Cenni sul FEM e sul calcolo automatico 6.2. Modellazione di un edificio in muratura con codice ANSYS, aspetti di base, criticità ed esercitazioni preliminari 6.3. Modello FE della chiesa della Madonnina della Neve 6.3.1. Evoluzione del modello 6.4. Bibliografia Capitolo 6 7. Indagini diagnostiche e prove sperimentali 7.1. Tipologie di indagine e prove sulla costruzione 7.2. Tipologie di indagine e prove sul terreno 7.3. Cenni sull'identificazione strutturale 7.4. Prova sperimentale ed identificazione dinamica della chiesa della Madonnina della Neve 7.4.1. Analisi modale preliminare 7.4.2. Verifica del disaccoppiamento modale 7.4.3. Strumentazione e modalità di acquisizione 7.4.4. Prova sperimentale e setup di acquisizione 7.4.5. Identificazione dinamica della struttura: Structural Dynamic identification Toolbox 7.4.6. Analisi modale sperimentale 7.5. Bibliografia Capitolo 7 8. Model-updating 8.1. Model-Updating della Madonnina della Neve 8.2. Bibliografia Capitolo 8 9. Valutazione del comportamento strutturale e proposta di interventi 9.1. Definizione del fattore di confidenza Fc 9.2. Valutazione LV1, dello stato di fatto 9.2.1 Definizione dell'azione sismica 9.2.2. Analisi speditiva, valutazione LV1 9.2.3. Calcolo indice di sicurezza Is con riferimento alla Direttiva del 2007 9.3. Proposta di interventi di miglioramento del comportamento della chiesa 9.3.1 Cordolo perimetrale e catene trasversali 9.3.2. Intervento sul campanile 9.3.3. Ripristino della continuità degli elementi danneggiati 9.4. Valutazione LV1, con interventi 9.5. Valutazione LV2/LV3 9.5.1. Analisi multimodale con spettro di risposta 9.5.2. Verifica di ribaltamento della facciata 9.5.2.1 Verifica di ribaltamento della facciata:stato di fatto 9.5.2.2 Verifica di ribaltamento della facciata: con interventi (cordolo) 9.6. Bibliografia capitolo 9 10. Conclusioni 11. Bibliografia completa 12. Elenco allegati
Bibliografia:	- L. Zanotti Fragonara. Dynamic models for ancient heritage structures, Tesi di Dottorato, Dottorato di ricerca in beni culturali, Politecnico di Torino, Torino, 2012 - G. Pistone, Relazione di calcolo perii progetto di consolidamento provvisionale del Campanile della chiesa Cattedrale di S. Maria e S. Giovenale in Fossano, Torino, 2012 - R. Ceravolo, G. Pistone, L. Zanotti Fragonara, G. Abbiati, S. Massetto. Concorso oneri di ricerca: Analisi modale sperimentale della Chiesa della Madonnina della neve, posta in Savigliano, Dipartimento di Ingegneria strutturale, edile e geotecnica, Laboratorio di dinamica e sismica, Politecnico di Torino. Torino, 2012 - D.P.C.M. Per la valutazione e riduzione del rischio sismico del patrimonio culturale tutelato, 9 febbraio 2011, pubblicata sul Supplemento Ordinario n. 54 alla G.U. n. 47 del 26 febbraio 2011,. con riferimento al decreto 14 gennaio 2008, Norme Tecniche per le Costruzioni e relativa Circolare ministeriale n. 617 del 2 febbraio 2009 contenente istruzioni per la loro applicazione, 2011 - M. Maffeo. Comportamento dinamico e sismico di cupole a pianta ovale in muratura, Tesi di laurea specialistica in Ingegneria Civile, Relatore: R. Ceravolo, Politecnico di Tonno, Vercelli, 2011 - F. Daquarti. Identificazione dinamica e model updating di torri campanarie in muratura, Tesi di laurea specialistica in ingegneria Civile, Relatore: R. Ceravolo. Politecnico di Torino, Vercelli. 2011 - C. Lai. Dispense del corso: Conoscenza strutturale geotecnica e sismica dei beni culturali, lezione: Geotecnica dei beni culturali, dinamica dei terreni, Corso di Dottorato in beni culturali. Politecnico di Torino, Torino, 2011 - G. Manassero, Dispense del corso: Conoscenza strutturale geotecnica e sismica dei beni culturali, tecniche di intervento per il recupero di strutture in legno e muratura, lezione: Geotecnica dei beni culturali, statica dei terreni. Corso di dottorato in beni culturali. Politecnico di Torino. Torino. 2011 - D. Sabia, Dispense del corso, Conoscenza strutturale geotecnica e sismica dei beni culturali, lezione: identificazione dinamica e model updating, Corso di dottorato in beni culturali, Politecnico di Torino, Torino, 2011 -ANSYS software user guide v.13.01, 2011 - S. Musso, Recupero e restauro degli edifici storici, guida pratica al rilievo ed alla diagnostica, pp. 31-45, 55, 71-72, 225-234. Roma, EPC. 2010 - G. Menditto, Fessurazioni nelle strutture: rilievo lettura, diagnosi: una visione degli eventi degradanti alla luce delle nuove NTC. Palermo, Flaccovio, 2010 - R. Ceravolo. L. Zanotti Fragonara, G. Abbiati, Relazione: Identificazione dinamica. Realizzazione e taratura del modello della chiesa di S. Caterina in Casate Monferrato, Dipartimento di Ingegneria Strutturale e Geotecnica, Laboratorio di Dinamica e Sismica, Politecnico di Torino, Torino, 2010 - L. Corradi, Le teorie strutturali e il metodo degli elementi finiti. Milano. Me Graw-hill, 2010 - A. Volpiano, Il consolidamento strutturale degli edifici storici: diagnostica, monitoraggio, materiali per l'intervento compatibile, Savigliano, L'Artistica, 2010 - R. Ceravolo, G. Demarie, Analisi sismica per livelli di conoscenza del patrimonio storico, Torino, Clut, 2009 - R. Ceravolo, Time-frequency analysis, in: Boiler, C, Chang, F.K.. Fujino, Y., Encyclopedia of Structural Health Monitoring, Chirchester. UK, Wiley & Sons Ltd, ch. 26, 2009 - C. Galli, Indicazioni ed elaborati grafici per il progetto di restauro architettonico, pp. 41-46, 67, Napoli, Liguori, 2009 - G. Lucibiello. G. Brandonisio, E. Mele, A. De Luca, Comportamento sismico di edifici monumentali a pianta basilicale in seguito ai sisma Abruzzo'09: Quattro casi di studio, Dipartimento di Ingegneria Strutturale (DIST), Università Federico II, Napoli, 2009 - E. Antonacci, V. Gatulli, A- Martinelli, F. Vestroni, Il crollo del transetto della basilica di S. Maria di Collemaggio: Analisi della vulnerabilità e meccanismo di collasso, Dipartimento di Ingegneria delle Strutture, delle Acque e del Terreno, Università dell'Aquila, Istituto per le Tecnologie della Costruzione, L'Aquila, CNR, 2009 - G. Abbiati, Identificazione di strutture con interazioni dinamiche complesse, Tesi di laurea specialistica in ingegneria Civile, Relatore: R. Ceravolo, Politecnico di Torino, Vercelli, 2009 - P. Napoli, M. Sassone, Dispense del corso Teoria e progetto di strutture, Corso di laurea specialistica in Architettura/Costruzione, Politecnico di Torino, Torino, 2009 - D.M. 14 gennaio 2008, Norme tecniche per le costruzioni, pubblicato sulla Gazzetta Ufficiale n. 29 del 4 febbraio 2008 - P. Clini, Il rilievo dell'architettura, tecniche metodi ed esperienze, pp. 10-20, Firenze, Alinea, 2008 - M. Campra, Tesori d'arte a Savigliano, Guida turistica illustrata, Savigliano, L'Artistica 2008 - M. A. Chiorino, S. Lagomarsino, A. Spadafora, C. Calderini, Modeling Strategies for the World's Largest Elliptical Dome at Vicoforte, International Journal of Architectural Heritage: Conservation, Analysis, and Restoration, 2008 - E. Reynders, R. Pintelon, G. De Roeck, Certainty bounds on modal parameters obtained from stochastic subspace identifìcation. Mechanical Systems and Signal Processing, Elsevier, 2008 - S. Moaveni, Finite element analysis, theory and application with ANSYS, Pearson international edition, 2008 - D.P.C.M. Per la valutazione e la riduzione del rischio sismico del patrimonio culturale con riferimento alle norme tecniche per le costruzioni, 12 ottobre 2007, nonché della Circolare 2 febbraio 2009, n. 617, 2007 - A. Zerbi, Dalla misura al modello digitale, problematiche nel rilievo dell'architettura storico monumentale attraverso un caso operativo: Torre dei Paolotti a Parma, Fidenza, Mattioli, 2007 - R.N, Merce, G.N. Doz, J.L. Vital de Brito, J.H. Macdonald, M. I. Friswell, Finite elelement model updating of a suspension bridge, Inverse Problems Design and Optimization Symposium, Florida, USA, 16-18/03, 2007 - T. E. Boothby, H. S. Atamtürktür, E. Erdogmus, Manual for the Assessment of Load-Bearing Unreinforced Masonry Structures, Department of Architectural Engineering The Pennsylvania State University, 2006 - Y. Nakasone, S. Yoshimoto, Engineering analysis with ANSYS software, Amsterdam Elsevier, 2006 - A. Pasta, Restauto conservativo e antisismico, II edizione aggiornata, Palermo Flacovio, 2006 - O.P.C.M. n° 3431 03/05/2005, Ulteriori modifiche ed integrazioni all'O.P.C.M. 20 marzo 2003 n. 3274,. recante: Primi elementi in materia di criteri generali per la classificazione sismica del territorio nazionale e di normative tecniche per le costruzioni in zona sismica, Pubblicata nella Gazz. Uff. 10 maggio 2005, n. 107, 2005 - R.Giacchetti, S. Bufarini, V. D'Aria, II controllo strutturale degli edifici in cemento armato e muratura, tecniche diagnostiche indagini strumentali, esempi di prove su materiali e strutture secondo le nuove normative tecniche e'sismiche, Roma, EPC, 2005 - D.L.g.s. 22/01/2004. Codice dei beni culturali e del paesaggio, ai sensi dell'articolo 10 della legge 6, pubblicato nella Gazzetta Ufficiale n. 45 del 24 febbraio 2004 - Supplemento Ordinario n. 69, 2004 - R. Ceravolo, Use of instantaneous estimators for the evaluation of structural damping, Journal of Sound and Vibration, 274, pp. 385-401, 2004 - ICOMOS, Principles for the analysis, conservation and structural restoration of architectural heritage, Guidelines, Victoria Fails, Zimbabwe, ICOMOS, 2003 - P. Ciaccia, Caratteri costruttivi dell'edilizia storica, diagnosi dei dissesti: tecniche di intervento, Napoli, Sistemi Editoriali, 2003 - S. Chiozzi, V. Dattoma, A. E. Morabito, W. Francesco, Problemi di trasferimento dati in una importazione di una particolare forma complessa da un software CAD ad un software FEM, Università degli studi di Lecce, Dipartimento di Ingegneria dell'innovazione, Lecce, 2003 - R. J. Allemag, The Modal Assurance Criterion - Twenty Years of Use and Abuse, University of Cincinnati, Cincinnati, Ohio, Sound and Vibration, 2003 -T. Empler, Il disegno automatico tra progetto e rilievo, pp.20-24, Roma, Officina, 2002-A. Gugliotta, Elementi Finiti, Torino, Otto, 2002 -I. V. Carbone, A. Fiore, G. Pistone, Le costruzioni in muratura, interpretazione del comportamento statico e tecniche di intervento, Milano, Hoepli, 2001 - C. Lai, S. Foti, A. Godio, G. J. Rix, L. Sambuelli, et al., Caratterizzazione Geotecnica dei Terreni mediante l'uso di tecniche Geofisiche, Rivista Italiana di Geotecnica, Numero speciale: Sviluppi nell'esecuzione e nell'impiego delle indagini geotecniche, pp. 99-118,2000 - D. J. Ewins, Modal testing, theory, practice and application. Research Studies Press LTD, 2000 - P. Rocchi, C. Picirilli, Il manuale della diagnostica, Roma, Edizioni Kappa,1999 - A. Buti, G. Pistone, Crìteri di rilievo delle strutture di elevazione in muratura e degli elementi costruttivi associati, Milano, UNI, 1998 - CEN-ENV 1996-1-1 Eurocodice 6, Progettazione delle strutture in muratura, documento UNI, 1998 - CEN-ENV 1996-1-1 Eurocodice 8, Indicazioni progettuali per la risposta sismica delle strutture, parte 1.3, documento UNI, 1998 - P. Chierici, G. Donato, E. Micheletto, Piazza vecchia a Savigliano: fonti materiali per una storia delle trasformazioni edilizie, in E. De Mincis, E. Guidoni, Case e torri medioevali, Atti del II Convegno di studi "La città e le case". Tessuti urbani, domus e case torri nell'Italia comunale (sec XI-XV), (Città della Pieve,, 11-12 dicembre 1992), Roma, 1996 - L. Botta, a cura di, R. Belmondo, Savigliano, Collana turistica, Savigliano, L'Artistica, 1996 - P. Van Overschee, B. De Moor, Subspace Identification for Linear Systems: Theory and Implementation - Applications, Dordrecht Kluwer Academic Press, 1996 -A. Cattabiani, Calendario, Milano, Rusconi Libri, 1994 - C. Gavarini, et al., Ingegneria antisismica, vol I-II, Milano, ESA, 1990 -C. Picirilli, Consolidamento critico e sue premesse storiche, Roma, Multigrafica, 1989 - J. N. Juang, R. S. Pappa, Effects of Noise on Modal Parameter Identified by the Eigensystem Realisation Algorithm. Journal of Guidance, Control and Dynamics, Voi.9, No.3. May-June, 1986 - F. Cesari, Introduzione al metodo degli elementi finiti, Bologna, Pitagora,1984 - S. Musante, A. Olmo, Lineamenti di storia saviglianese : (dalle origini all'anno 1973), Savigliano, Tipografia Saviglianese, 1980 - A. Olmo, Arte in Savigliano, Savigliano Cassa di risparmio di Savigliano, 1978 -A. Olmo, Savigliano : guida storico-artistica illustrata, Savigliano, Cassa di risparmio di Savigliano, 1970 - R. Hooke, T.A. Jeeves, Direct search solution of numerical and statistical problems, Journal of the Association for Computing Machinery (ACM), 1961 - C. Turletti, Storia di Savigliano, corredata di documenti / del can. cav. mauriziano Casimiro Turletti, Savigliano, Tipografia Bressa, 1883 - C. Novellis, Storia di Savigliano, del Dottore Carlo Novellis, Savigliano, Ristampa anastatica, L'Artistica, 1990, Ripr. dell'ed.: Torino, F.lli Favale, 1844 - G. Casalis, Dizionario Storico, Geografico e Statistico Commerciale degli Stati di SM Re di Sardegna, vol XIX, Torino, G. Maspero Librajo, 1833-1856 - Catasto storico di Savigliano del 6 marzo 1789, Valda di san giacomo, Archivio Storico del Comune di Savigliano, 1789 - Archivio di stato di Torino, Sezione Corte, Fondo Fossano, Mazzo 4, Fascicolo 26, 1764 - Fondo materie economiche, mazzo 3 di addizione, fascicolo 7. Archivio di stato di Torino. Sezione Corte, 1764-1766

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