Esci dai Frame

  PROBLEMI STRUTTURALI DEI MONUMENTI E DELL'EDILIZIA STORICA Docente: Mario Como
    Programma del Corso
 
Risultati di apprendimento previsti:
L’obiettivo del corso è quello di avviare lo studente allo studio della statica e al progetto di consolidamento degli edifici monumentali e dell’edilizia storica. Più particolarmente il corso focalizza l’attenzione sugli edifici in muratura di edifici in muratura e quindi il corso fissa l’attenzione in via preliminare sul comportamento meccanico della muratura. Si studiano poi gli elementi strutturali più semplici, tipici delle costruzioni in muratura, quali il pilastro murario, l’arco. Il muro, la cupola, la volta a crociera, a botte ed a padiglione. Si esamina infine il comportamento di alcuni edifici monumentali. Lo studio si focalizza infine sul comportamento sotto sisma dell’edificio murario tipico definendo i caratteri del suo comportamento e le caratteristiche di vulnerabilità. Lo studente elabora un progetto di consolidamento di un edificio reale.

RESISTENZA E DEFORMABILITA’ DELLA MURATURA
Introduzione Cenni storici Tipologie delle murature negli edifici storici Caratteristiche meccaniche dei materiali costituenti le murature Il mattone pieno Blocchi in pietra naturale Caratteristiche delle malte Varietà delle malte e loro composizione La malta di calce aerea e la malta di calce idraulica La malta composta o bastarda Le malte Romane La malta cementizia Miscele Prove standard su campioni di materiale lapideo o di malta Prove monoassiali e triassiali su campioni di materiale lapideo Prove monoassiali di compressione su provini di malta Diagramma sforzi – deformazioni dei materiali lapidei e della malta Modulo di elasticità e coefficiente di Poisson dei materiali lapidei Un modello generale di rottura per i materiali lapidei e per le malte Prova a compressione o a trazione ad espansione libera su provino di materiale lapideo Effetti della porosità dei materiali lapidei. Stati macroscopici e stati microscopici di sollecitazione Condizione di rottura micro-macro. Il collasso nella prova uniassiale a compressione ed a trazione Cause della diversa resistenza a compressione ed a trazione per tutti i materiali lapidei Domini di rottura per stati di sollecitazione biassiale o triassiale Resistenza a compressione della muratura Valutazione della resistenza a compressione della muratura in funzione delle caratteristiche di elasticità e di resistenza dei componenti Resistenza a taglio della muratura Resistenza della muratura sotto stato di sollecitazione biassiale di compressione – trazione al variare dell’angolazione dei giunti Resistenza a trazione della muratura Modulo elastico della muratura in funzione dei moduli di elasticità dei componenti Deformazioni viscose nelle malte e nelle murature Il ritiro della malta Modulo elastico differito della muratura Dilatazioni termiche nelle murature

PRINCIPI DI STATICA DELLE STRUTTURE IN MURATURA
il modello di materiale rigido a compressione non reagente a trazione
1.1) La non resistenza a trazione
1.2) La problematica delle deformazioni elastiche
La scelta del modello di materiale rigido a compressione non reagente a trazione Le ipotesi costitutive del materiale murario rigido a compressione non reagente a trazione Statica dei solidi murari di materiale rigido non resistente a trazione Condizioni locali di compatibilità sui carichi Condizioni locali di compatibilità sulle sollecitazioni Condizioni locali di compatibilità per le deformazioni ed i distacchi Il contorno del corpo fessurato Sistemi murari monodimensionali Stati di sollecitazione compatibili Generazione di meccanismi Strutture murarie indeformabili Equilibrio e compatibilità La formulazione del principio dei lavori virtuali per i corpi murari La disuguaglianza variazionale per l’esistenza dell’equilibrio ammissibile Una proprietà generale dei solidi murari con associato sistema di meccanismi: assenza di auto-tensioni Stati di meccanismo Stati di equilibrio ammissibili nei sistemi monodimensionali Stati strettamente ammissibili sotto peso proprio Stati di meccanismo nei sistemi monodimensionali Stato di collasso Definizioni Stato di collasso nei sistemi monodimensionali Definizione di stato di collasso Il teorema statico Qualche richiamo dei poligoni funicolari Il teorema cinematico Unicità del moltiplicatore di collasso I sistemi indeformabili Discussione dell’ipotesi di resistenza infinita a compressione nel contesto dei sistemi strutturali monodimensionali Stato di cedimento Caratterizzazione meccanica dello stato di cedimento Spinte staticamente ammissibili. Il teorema statico della minima spinta Spinte cinematicamente ammissibili. Il teorema cinematico della minima spinta Analisi delle strutture in muratura nel loro stato attuale

L’ARCO
Definizioni e storia La nascita della Statica dell’arco e sua evoluzione L’equilibrio interno dell’arco L’arco circolare a tutto sesto Analisi limite dell’arco 6)Massima e minima spinta nell’arco L’effetto sulla spinta della deformazione elastica dell’arco al disarmo La fessurazione fisiologica dell’arco Valutazione della minima spinta. Richiami sul metodo statico e sul metodo cinematico L’arco soggetto a spinte orizzontali L’arco piattabanda. Le volte a botte Sistemi composti da volte e muri La volta a botte a tutto sesto con muri laterali L’azione dei carichi verticali L’azione dei carichi orizzontali Sistemi volta/muro a spinta eliminata Volte a crociera e volte a padiglione: loro generazione geometrica Volte a crociera Cenni storici e tecniche costruttive Principi di funzionamento statico della volta a crociera sotto carichi verticali Stato di minima spinta nella volta a crociera Geometria delle linee di frattura Campi di spostamento da meccanismo Analisi della volta a crociera con il teorema statico della minima spinta Analisi della volta a crociera con il teorema cinematico della minima spinta L’analisi delle volte a crociera delle terme di Diocleziano in Roma Volte a padiglione

LE CUPOLE
Introduzione Statica del guscio-cupola. Equilibri membranali. Fessurazione meridiana e statica delle cupole in muratura. Aspetti generali Lo stato di minima spinta Determinazione analitica per via statica della minima spinta per la cupola semisferica Calcolo della spinta minima con il teorema cinematico La tholos micenea Descrizione e cenni storici L’eccezionalità statica della tholos micenea Le cupole Romane a concrezione Il Pantheon Cenni storici )Caratteristiche strutturali del tempio La spinta della cupola del Pantheon Un’opera del Rinascimento: la cupola di S Maria del Fiore Brevi notizie storiche I pilastri di sostegno della cupola Il tamburo La cupola Artifici costruttivi di Brunelleschi: la corda blanda e la spinapesce La statica della cupola durante la sua costruzione I quadri fessurativi Una valutazione di massima della spinta della cupola sui quattro pilastri di sostegno Verifica della sezione al piede del pilastro La cupola di S. Pietro di Michelangelo. Il suo restauro statico effettuato nel Settecento da Poleni e Vanvitelli Geometria della cupola e cenni storici sulla sua costruzione Lo sviluppo dello stato di dissesto nella cupola e l’avvio degli studi per verificarne la stabilità I differenti giudizi espressi dai “Tre Matematici “ e da Poleni I lavori di consolidamento eseguiti da Poleni e Vanvitelli. Osservazioni sul modello dei tre Matematici Peso della cupola Determinazione della spinta minima della cupola Verifica del muro tamburo/attico Osservazioni sull’analisi di Poleni

PILASTRI E MURI SOTTO CARICHI VERTICALI
Introduzione Impianto murario degli edifici Schemi resistenti Dissesti e quadri fessurativi negli edifici per carichi verticali La valutazione delle sollecitazioni nei muri per carichi verticali Debole diffusione dei carichi verticali concentrati: gli archi di scarico Schemi statici delle fasce verticali di muro La verifica semplificata delle sollecitazioni nel muro tenendo conto degli effetti instabilizzanti. Metodo  ovvero 1/. Il pilastro murario soggetto a carico assiale eccentrico Effetti instabilizzanti nell’inflessione laterale del pilastro soggetto a carico assiale eccentrico Verifica a compressione di sezioni composte

L’EDIFICIO IN MURATURA SOTTO AZIONE SISMICA
Introduzione Qualche richiamo di Ingegneria sismica Resistenza laterale del pannello murario sotto spinta La valutazione della resistenza del pannello con l’applicazione dell’analisi limite Duttilità geometrica del pannello Resistenza sismica dell’edificio in muratura Muri attivi e muri passivi alle spinte Carichi agenti La distribuzione delle forze sismiche agenti sulle pareti passive Resistenza dei muri sotto spinte agenti in direzione ortogonale al loro piano. Aspetti generali del problema Sistemi di trasferimento di spinta dalle pareti passive a quelle attive Sistemi di trasferimento delle spinte lungo la verticale delle pareti passive e relativi rinforzi richiesti Sistemi di trasferimento delle spinte lungo l’orizzontale a livello piano nelle pareti passive e relativi rinforzi richiesti Resistenza del sistema di trasferimento delle spinte Resistenza delle fasce verticali delle pareti passive Resistenza delle fasce orizzontali delle pareti passive Resistenza allo sfondamento della parete rinforzata da cordolo Resistenza dei muri nel loro piano. La parete muraria multipiano con aperture Il modello meccanico della parete e caratterizzazione delle forze agenti Possibili meccanismi di collasso della parete. Moltiplicatore cinematico delle spinte Sforzi nei collegamenti orizzontali allo stato limite della parete. Condizioni di compatibilità Determinazione delle sollecitazione nei collegamenti orizzontali e verifica della compatibilità statica dello stato di sollecitazioni limite nella parete Verifica dell’ infissione delle travi metalliche nei muri Resistenza sismica dell’edificio Un esempio numerico completo

TESTI DI RIFERIMENTO:
Appunti e immagini messe a disposizione nel sito della didattica web.
E’ in fase di completamento il libro di testo : “Statica delle Costruzioni storiche in muratura” ed,.Aracne, Roma, e potrebbe essere disponibile prima della fine del corso di quest’anno.

PROPEDEUTICITA':
Per una reale comprensione degli argomenti del corso dovrebbero essere state sostenute: Architettura tecnica 1, Statica o Meccanica dei solidi, Scienza delle costruzioni, Tecnica delle Costruzioni.

ANNO DI CORSO:
L’insegnamento, previsto al secondo anno dei corsi di Laurea Specialistica in Ingegneria Civile, in Scienze e Tecniche dell’Edilizia (alias Ingegneria dell'Edilizia) e per il corso di Laurea Magistrale a ciclo unico di Ingegneria Edile - Architettura.