CAPITOLO 9
Cap9. Considerazioni Conclusive __________________________________________________________________________________________
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La presente tesi ha riguardato lo studio statico e dinamico di una costruzione di singolare bellezza e notevole interesse storico: il campanile della chiesa di San Nicola in Pisa.
Sin dal primo sopralluogo è stato possibile constatare la complessa morfologia strutturale della torre, attribuita all’ingegno di Nicola Pisano, e la sua evidente pendenza quantificabile con un fuori piombo di 75cm dovuta ai cedimenti differenziali del terreno.
Le prime fasi della tesi sono state rivolte, oltre che all’analisi dello stato dell’arte su torri e campanili in generale, all’analisi della documentazione storica reperibile presso la Soprintendenza ai monumenti e gallerie di Pisa ed al rilievo strutturale del campanile di San Nicola.
Come evidenziato dalle ricerche storiche compiute che hanno consentito di individuare il periodo di edificazione della costruzione, il campanile ha subito diverse trasformazioni che si sono succedute nel tempo: originariamente isolata, la torre è stata successivamente inglobata per metà altezza nel convento dei Padri Agostiniani. Il rilievo dello stato attuale ha permesso di ricostruire gli interventi strutturali effettuati. Attualmente si prevede l’apertura al pubblico della torre e quindi, per consentire l’accesso dei visitatori fino all’altezza della cella campanaria e l’accesso in sicurezza al tetto piramidale posto al di sopra della stessa, si sono resi necessari lavori di restauro che sono attualmente in corso e che riguardano l’intero campanile, soprattutto la cella campanaria.
Scopo della tesi è lo studio dell’assetto statico e del comportamento dinamico del campanile soggetto alle vibrazioni indotte dal traffico veicolare che interessa via Santa Maria e, per quanto la struttura non presenti preoccupanti segni di fatiscenza, il pericolo che stati di sovratensione dovuti all’inclinazione raggiungano valori di allarme per le murature o che le vibrazioni ambientali possano lentamente indurre il degrado dei materiali leganti, ha consigliato di condurre uno studio della situazione statica ed un monitoraggio della struttura basato sulla caratterizzazione dinamica nel tempo.
La caratterizzazione dinamica sperimentale della struttura è stata condotta mediante l’elaborazione delle registrazioni delle vibrazioni, eseguite con sismometri e accelerometri, prodotte in concomitanza di diverse condizioni di sollecitazione della struttura: traffico veicolare, moto della campana maggiore e urto sulla strada di un mezzo pesante.
Cap9. Considerazioni Conclusive __________________________________________________________________________________________
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Le registrazioni delle vibrazioni sono state elaborate mediante due tecniche differenti: 1. la PPF (Peak Picking Frequency);
2. la DWT (Discrete Wavelet Trasform).
La prima tecnica è quella comunemente utilizzata per i problemi d’identificazione strutturale, mentre la seconda è ancora poco conosciuta e in alcuni casi si rivela essere migliore. Nel nostro caso la tecnica che si è rivelata più efficace è stata la PPF, presentando uno spettro di frequenza più compatto intorno alle frequenze di vibrazione rispetto a quello ottenuto mediante la tecnica DWT.
La scarsa chiarezza dei risultati ottenuti da queste analisi ha consigliato di condurre una indagine statistica dei risultati ottenuti con le tecniche sopra viste. L’analisi è consistita in più passi nei quali sono state eseguite le seguenti operazioni:dapprima è stato calcolato il numero delle presenze nelle registrazioni di ciascuna frequenza suddiviso per strumento e per tipo di elaborazione; poi è stata valutata la media pesata dei valori riguardanti gli accelerometri ottenuti per ciascuna frequenza e direzione di rilevazione degli strumenti e infine è stato ricostruito il tipo di forma modale in modo schematico per ogni frequenza attraverso l’utilizzo delle registrazioni filtrate con filtri passa banda.
Sulla base del rilievo geometrico e dei materiali, è stato elaborato un modello agli elementi finiti attraverso il codice di calcolo COSMOS 2.9 Geostar 256K mediante il quale è stata effettuata l’analisi statica sotto l'azione dei carichi costituiti essenzialmente dai pesi propri delle masse strutturali e quella dinamica: la prima ha permesso di valutare gli stati tensionali nelle membrature e quindi di dedurre il livello di cimento dei materiali, mentre la seconda ha permesso di valutare le frequenze proprie di vibrazione e le rispettive forme modali.
Il confronto tra i risultati delle analisi svolte e quelli del modello agli elementi finiti ha permesso di perfezionare quest’ultimo calibrando opportunamente alcuni dei valori dei moduli elastici: l’analisi statistica è stata condotta inizialmente in modo parallelo al modello agli elementi finiti ed è stata successivamente completata elaborando contemporaneamente i risultati fin lì ottenuti con la stessa analisi statistica e quelli ottenuti dal modello numerico. Viceversa il modello agli elementi finiti è stato raffinato, per quanto riguarda il valore della rigidezza del terreno e quello della rigidezza delle molle che schematizzano l’interazione fra il campanile e le murature di facciata degli edifici circostanti, sulla base dei risultati ottenuti con l’analisi statistica.
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Mettendo a confronto i risultati ottenuti mediante l’analisi statistica e quelli ottenuti mediante il modello numerico, si riscontra una buona corrispondenza tra i due che mostrano uno scarto percentuale medio del 3.22% ed uno massimo del 8.09%.
I principali risultati ottenuti dall’analisi statica sono: 1. un peso complessivo stimato in 1957 tonnellate; 2. una pressione media sul terreno pari a 3.29 Kg/cm2;
3. una compressione massima nelle colonne pari a 41.63 Kg/cm2;
4. una compressione massima nella sezione di base pari a 13.24 Kg/cm2.
Visto il buon riscontro dei risultati ottenuti, si può concludere che i metodi di analisi utilizzati si sono rilevati efficaci malgrado le registrazioni si presentassero poco chiare e affette da molto disturbo. Pertanto si ritiene che l’obiettivo della tesi sia stato raggiunto in quanto l’applicazione delle metodologie di studio e analisi applicate è apparsa appropriata per la caratterizzazione strutturale di strutture monumentali e di interesse storico.
