Finite element modeling of existing masonry towers : the Asinelli Tower
Natalia Elizabeth Lozano Ramirez
Finite element modeling of existing masonry towers : the Asinelli Tower.
Rel. Stefano Invernizzi. Politecnico di Torino, Corso di laurea magistrale in Architettura Costruzione Città, 2015
Abstract
ABSTRACT
Recent technological developments in mechanical investigation techniques and non-destructive monitoring of masonry buildings provide today an amount of information, unthinkable up until yesterday. Likewise the techniques of automated laser survey allow a rapid and precise definition of the geometry of a building, with a level of detail never previously reached. On the other hand, the applications to the modeling of complex masonry historical structures are not as widespread, and constitute an interesting subject of research. Despite the fact that numerical modeling techniques based on the finite element method have progressed considerably, and the computing power available is constantly growing. The difficulties that are encountered are manifold, and reside especially on the absence of well consolidated procedures for the definition of the model and for the management of uncertainties.
The Asinelli Tower in Bologna is taken as a case study to define a general methodology for the analysis of historical masonry towers. Using the finite element code DIANA (TNO Diana, Netherlands) the difficulties that are typically encountered in building models of increasing complexity are addressed, proposing a general procedure.
The study of the tower, although not directed to the formulation of an explicit judgment on the structural stability, has led to the formulation of an anisotropic cracked masonry model, capable of representing the dynamic behavior of the tower with greater efficiency compared to what is available in the scientific literature.
KEYWORDS: Masonry structures, Finite element modeling, Anisotropic material, Linear static analysis, Modal analysis, Nonlinear static analysis
SOMMARIO
I recenti sviluppi nelle tecniche d’indagine meccanica non distruttiva e di monitoraggio degli edifici in muratura forniscono, oggigiorno, una mole d’informazioni sino a ieri impensabile. Anche le tecniche di rilievo laser automatizzato permettono una rapida e precisa definizione della geometria dell’edificio, con un livello di dettaglio mai raggiunto in precedenza. D’altro canto, le applicazioni alla modellazione di complesse strutture storiche in muratura non sono così diffuse, e costituiscono un interessante oggetto di ricerca. Nonostante che, le tecniche di modellazione numerica basate sul metodo degli elementi finiti siano progredite notevolmente, e la potenza di calcolo disponibile sia in costante crescita. Le difficoltà che si incontrano sono molteplici, e risiedono in speciale modo nella mancanza di procedure ben assodate per la definizione del modello e per la gestione delle incertezze.
La Torre degli Asinelli di Bologna è assunta come caso studio per definire una metodologia generale di analisi delle torri storiche in muratura. Mediante il codice agli elementi finiti DIANA (TNO Diana, Olanda) sono affrontate le difficoltà che tipicamente si incontrano nel costruire modelli di complessità crescente, proponendo una procedura generale.
Lo studio della torre, pur non essendo rivolto alla formulazione di un giudizio esplicito sulla stabilità, ha condotto alla formulazione di un modello anisotropo della muratura fessurata, in grado di rappresentare il comportamento dinamico della torre con maggiore efficacia rispetto a quanto reperibile nella letteratura scientifica.
PAROLE CHIAVE: Strutture in muratura, Modellazione agli elementi finite, Materiali anisotropi, Analisi statica lineare, Analisi modale, Analisi statica non lineare
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Relatori
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