Nel presente lavoro si propone una nuova tipologia di modelli ad elementi finiti di tipo shell al fine di studiare il comportamento di quelle strutture in muratura con particolari caratteristiche geometriche, quali murature multistrato o volte con geometrie articolate, che non possono essere modellate con i tradizionali metodi basati sulla discretizzazione a macroelementi.

In particolare viene indagata la possibilità di utilizzare, anche per l'analisi di strutture in muratura, un modello a plasticità danneggiata, usualmente adottato in letteratura per lo studio di elementi strutturali in calcestruzzo poco confinato e più in generale per i materiali quasi fragili. Tale modello, confrontato con altri usualmente applicati alle strutture in muratura come ad esempio il modello costitutivo a fessurazione diffusa, offre numerosi vantaggi, tra i quali la minore sensibilità alla mesh e la possibilità di analizzare elementi strutturali a sviluppo prevalentemente tridimensionale.

Il modello a plasticità danneggiata viene applicato nell’ambito di analisi dinamiche lineari e statiche non-lineari ad elementi finiti sia solidi che di tipo shell. Il processo di verifica e di validazione del modello costitutivo analizzato è basato sul confronto con risultati di prove sperimentali presenti in letteratura. Le analisi descritte vengono sviluppate con riferimento ad un complesso caso di studio, il Campanile di Monte Sant'Angelo. Inoltre il modello ad elementi finiti di tipo shell viene sviluppato considerando tre diversi tipi di connessione tra i tre differenti strati costituenti lo spessore murario: connessione discreta, connessione a fasce e connessione continua.

I risultati delle analisi eseguite mostrano l’efficacia del modello a plasticità danneggiata anche per lo studio degli edifici in muratura. Il modello con elementi finiti solidi consente di ottenere, sia per condizioni di carico verticali che in presenza di azioni sismiche, una distribuzione delle tensioni molto dettagliata a livello locale, evidenziando con precisione i punti in cui la struttura si plasticizza. I modelli con elementi finiti shell risultano meno affidabili a livello locale, ma di contro riproducono esattamente, con diversi gradi di precisione, il comportamento globale della struttura e sono caratterizzati da oneri computazionali molto ridotti rispetto al modello ad elementi finiti solidi. Ciò li rende particolarmente adatti per fini pratici.