In Italia e in molti paesi del Bacino del Mediterraneo campanili, minareti e torri in genere, in muratura di laterizio o pietra, costituiscono uno degli elementi di maggiore pregio storico, artistico e architettonico. Sempre maggiore rilevanza inoltre assume la preservazione e conservazione del patrimonio dell'archeologia industriale, della quale pure le ciminiere in muratura sono un elemento caratteristico. Nelle torri snelle di muratura, le azioni assiali derivanti dal solo peso proprio strutturale spesso sono prossime al valore limite determinato dalla resistenza a compressione della muratura. Quando situate in aree di rischio sismico l'accoppiamento delle azioni gravitazionali con le azioni dinamiche può determinare elevati danneggiamenti e collassi anche per valori moderati dell'azione sismica.

Dalla richiesta di preservarzione del patrimonio monumentale consegue la ricerca di interventi utili al miglioramento sismico delle torri snelle a cui ad oggi non si è ancora trovata una risposta efficace, anche per la difficoltà di modellare il loro comportamento fortemente non lineare per materiale e per geometria.

Tra le tecniche di miglioramento sismico classiche quella dell'isolamento è di fatto non utile perché già il periodo proprio di oscillazione delle torri snelle è molto alto. Molto spesso è stata proposta la tecnica di precompressione verticale ma anche questa si dimostra essere inefficace, se non addirittura peggiorativa, in quanto aumenta il tasso di compressione sulla muratura, rende il sistema più elastico e quindi porta ad un aumento del livello di energia introdotto dal sisma. L'interposizione sui cavi di precompressione di dispositivi isteretici basati su leghe a memoria di forma (SMAD) [1], utile perché limita e mantiene costante il livello di precompressione sulla muratura, si dimostra in realtà poco efficace perché permette una limitata dissipazione energetica.

Nel presente lavoro si propone una nuova soluzione di miglioramento sismico di torri snelle che consiste nell'introduzione di dispositivi isteretici elastoplastici a instabilità impedita (BRAD), accoppiati con un lieve livello di precompressione parziale della torre.

L'efficacia della tecnologia di intervento proposta è stato dimostrata con riferimento ad una torre campanaria reale, della quale si sono svolte analisi dinamiche non lineari al passo, per un set di sette accelerogrammi spettrocompatibili, per diversi livelli di PGA, al variare di rigidezza e forza di snervamento dei dispositivi in modo da individuarne il dimensionamento ottimale.

Per la descrizione del comportamento dinamico della torre si è adottato un modello di mensola incastrata alla base dove la non linearità del materiale viene descritta mediante un modello di danno a fibre [2] e i dispositivi isteretici  sono stati descritti mediante molle non lineari concentrate. Per le analisi dinamiche non lineari si è utilizzato il codice di calcolo OpenSees [3]. La prestazione di adeguamento è stata misurata attraverso l'esame di diversi parametri di spostamento, accelerazione e danneggiamento locale e globale della muratura.

REFERENCE

[1] M. Indirli, M. G. Castellano (2008)," Shape Memory Alloy Devices for the Structural Improvement of Masonry Heritage Structures", Int.  J. of Architectural Heritage, Volume 2, Issue 2 April 2008 , pages 93 - 119

[2] S. Casolo (1998), "A three-dimensional model for vulnerability analysis of slender medieval masonry towers", Journal of Earthquake Engineering, Vol. 2, No. 4 (1998) 487-512.

[3] G.L. Fenves, (2005), "Annual Workshop on Open System for Earthquake Engineering Simulation", Pacific Earthquake Engineering Research Center, UC Berkeley, http://opensees.berkeley.edu/.