Analisi sperimentale e modellazione matematica per pianificare interventi su monumenti di Roma

I monumenti, rappresentano i testimoni-per-eccellenza di storia ed eventi succeduti nei secoli, e forniscono anche informazioni sui fenomeni naturali, intercorsi nell’arco di tempo della loro lunga vita.
La sismicità storica del nostro paese, ad esempio, è stata ricostruita grazie a documenti storici che riportano i danni rilevati su edifici nobili e monumenti.

Ma le caratteristiche di queste strutture possono essere influenzate anche da altri fattori quali il degrado dei materiali, la costruzione di altri edifici nelle vicinanze, gli effetti dei terremoti o delle vibrazioni indotte dal traffico.
Un'accurata conoscenza del monumento nel suo stato attuale, attraverso affidabili analisi sperimentali e accurate modellazioni matematiche è oggi essenziale per definire e pianificare un eventuale intervento di "difesa" dai segni del tempo.
L'ENEA sin dagli anni 60, grazie alle attività in campo nucleare, ha sviluppato notevoli competenze nell'analisi della pericolosità sismica, e in quella della vulnerabilità delle strutture. Queste competenze sono state messe a disposizione in altri campi di applicazione, tra cui quello delle strutture di interesse storico-artistico.

Negli anni 80, in particolare, uno studio svolto in collaborazione con l'ISMES, su sollecitazione della Soprintendenza Archeologica di Roma ha permesso di rilevare le vibrazioni ambientali sui principali monumenti della capitale. Sono stati analizzati, tra gli altri, le Colonne Coclidi, il Colosseo, il Tempio di Minerva Medica e l'Obelisco Flaminio di Piazza del Popolo. Successivamente sono stati monitorati anche il Tempio Rotondo al Foro Boario, Villa Farnesina, sede di rappresentanza dell’Accademia dei Lincei, e l'Obelisco Lateranense.
Le analisi effettuate rilevano che da un lato l’elevata sismicità del territorio italiano mette a dura prova l'edilizia storico monumentale; dall'altro la resistenza di tali strutture è logorata costantemente dagli effetti delle vibrazioni indotte dal traffico veicolare e metropolitano, che lentamente ma inesorabilmente le renderanno più vulnerabili alle azioni sismiche.

Soluzioni pioneristiche per isolare le costruzioni con pavimentazioni antivibranti furono proposte fin dalla fine degli anni 50. Un esempio fu quella di Gustavo Colonnetti che per proteggere la villa rinascimentale della Farnesina dai danni provocati dal traffico pesante fece realizzare, in un tratto dell’omonimo Lungotevere, una sovrastruttura stradale collegata al sottofondo per mezzo di un sistema di isolamento dalle vibrazioni. L’ENEA è stata successivamente impegnata in campagne sperimentali volte ad analizzare l’efficacia della pavimentazione antivibrante e gli effetti al piede dell’edificio.

In collaborazione con l'Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia e l'Università degli Studi dell'Aquila, l'ENEA ha recentemente effettuato una nuova campagna sperimentale sulle Colonne Coclidi, cosiddette per la scala a chiocciola interna che consente di raggiungerne la cima. La colonna Traiana e quella di Marco Aurelio, costituite da rocchi di marmo sovrapposti, svettanti sulla capitale nella loro maestosità, sono state analizzate al fine di mettere a punto dei modelli affidabili per la valutazione dello stato di salute dei monumenti e verificarne eventuali variazioni nel tempo.
Per analizzare queste strutture sono stati utilizzati sismometri molto sensibili, in grado di rilevare anche vibrazioni di energia molto bassa, collegati ad un acquisitore in grado di memorizzare le registrazioni ottenute.

Su ciascuna colonna sono state effettuate misure per circa 24 ore consecutive, in modo da avere dati relativi alle diverse ore del giorno e della notte.
I dati sono stati analizzati ricavando i valori di picco ed efficaci, ed ottenendo le caratteristiche dinamiche della struttura, ossia frequenze proprie, modi di vibrazione e smorzamenti.
Sulla base di tali informazioni saranno messi a punto modelli matematici, che consentiranno di valutare la capacità della struttura di sopportare azioni statiche e dinamiche.
Lo studio ha in sintesi evidenziato che le vibrazioni ambientali non costituiscono un pericolo immediato per la colonne, anche se la loro tenuta va monitorata nel tempo. Nelle due rilevazioni sono state riscontrate frequenze di risonanza molto vicine, non evidenziate nelle misure fatte negli anni 80, e movimenti torsionali, probabilmente relativi a fenomeni di rocking.

Il passo successivo dovrebbe essere l’effettuazione di una corretta modellazione che non può, comunque, prescindere da una conoscenza approfondita delle caratteristiche meccaniche dei materiali e delle eventuali connessioni tra i vari blocchi da cui sono costituite le colonne, in un percorso in cui la tecnologia più avanzata gioca un ruolo importante, a servizio della salvaguardia dei beni culturali e ambientali.

10/01/2014
Fonte:
http://webtv.sede.enea.it