Academic literature on the topic 'Deformazione delle capriate lignee'

Questa tesi ridefinisce il protocollo di indagine sviluppato precedentemente da una ricerca avviata in materia dello studio del comportamento delle strutture di copertura lignee delle grandi opere religiose bolognesi. Il protocollo comprende una fase di rilievo della struttura tramite laser scanner 3D, una fase di restituzione grafica della nuvola di punti di rilievo con relativa costruzione di un modello teorico ideale (configurazione indeformata della struttura), una fase di confronto dello stesso modello con la nuvola e infine l’interpretazione dei risultati ottenuti. Nel lavoro presentato si rielabora la fase della restituzione grafica in quanto, dagli studi precedentemente svolti, si è rivelata essere la fase più critica, poiché la costruzione del modello di rilievo e teorico veniva fatta implementando arbitrarietà rilevanti ai fini del risultato finale. Si costruisce quindi, un processo di generazione del modello di rilievo e del suo relativo modello teorico con l’ausilio di strumenti della modellazione parametrica quali gli algoritmi generativi. Tali algoritmi, una volta realizzati, permettono di generare automaticamente modelli tridimensionali di strutture cambiando i parametri di input, rendendo possibile la modellazione di più strutture al costo operativo di una. Si costruisce un modello di rilievo approssimativo della nuvola di punti oltre al 90% e, successivamente, si genera il relativo modello teorico implementando la complanarità e rettificazione di tutti gli elementi sempre mediante strumenti di modellazione parametrica. Successivamente si eseguono i confronti tra i due per rilevare gli scostamenti avvenuti con risultati nel range [0 - 7 cm]. L’uso degli strumenti di modellazione parametrica apporta, dunque, un miglioramento sostanziale al protocollo di indagine della ricerca aumentando la precisione e l’attendibilità dei risultati e riducendo significativamente tempi di operazione e arbitrarietà implementate da interpretazioni soggettive.

Il presente lavoro di tesi si colloca all'interno di un collaudato percorso di ricerca sulle capriate lignee di grandi luci, in particolare in riferimento a chiese ed edifici di significativa valenza storica presenti sul territorio bolognese. Il metodo adottato è frutto di successive approssimazioni e correzioni date dall'applicazione dello stesso a diversi casi di studio ed è tuttora in continuo aggiornamento. Tale progetto di tesi punta a verificare la validità e il buon funzionamento dell’ultimo aggiornamento del metodo quando applicato ad un caso diverso da quello per cui è stato ideato, ed eventualmente ad adattarlo e implementarlo. Il preciso caso di studio è quello della Basilica di San Petronio, per valutare innanzitutto lo stato attuale e le deformazioni delle singole capriate ed in secondo luogo fornire una lettura del coperto nel suo complesso. Dalla nuvola di punti dell'intero sottotetto si estrapolano le singole capriate; per ognuna di esse, attraverso un programma di modellazione parametrica, vengono generate le curve di specifiche sezioni poi utilizzate per la creazione di modelli tridimensionali. Questi consistono in particolare nella configurazione dello stato attuale e del modello teorico della capriata al momento della posa in opera. Il confronto tra i modelli generati e la nuvola di punti iniziale permette di analizzare in maniera approfondita ed esauriente le deformazioni e gli scostamenti subiti dagli elementi della capriata nel corso del tempo. La comparazione del comportamento delle varie capriate permette di trarre informazioni di carattere locale e globale sullo stato di salute dell'intero sottotetto e, se necessario, prevedere eventuali interventi di recupero e rinforzo strutturale. Si estende inoltre il confronto alle capriate oggetto di studio delle precedenti esperienze, con conformazioni diverse da quelle in questione, per ampliare l’analisi sul comportamento delle capriate lignee seicentesche.

La presente tesi si colloca all’interno di un collaudato percorso di ricerca, il cui obiettivo è l’analisi delle coperture lignee, in particolare delle capriate storiche, poiché il comportamento di queste strutture è stato indagato solamente in pochi elaborati. Tale lavoro si pone quindi come obiettivo la rielaborazione dei precedenti protocolli, al fine di valutare lo stato attuale del caso studio, la cattedrale della città di Bologna, la chiesa di San Pietro. La base fondamentale è costituita dal rilievo tridimensionale, effettuato tramite laser scanner, della struttura, ovvero del sottotetto completo dell’edificio. L’output consiste quindi in una nuvola di punti e rappresenta il primo passo per la ricostruzione del cosiddetto “modello di rilievo”. Tramite l’utilizzo di software di gestione della nuvola completa, è possibile estrarre le capriate che si desidera andare ad esaminare e da esse le curve che rappresentano le sezioni degli elementi che formano la capriata medesima: nel presente lavoro, si va ad intervenire su questa fase del protocollo, in modo da eliminare quanto più possibile le arbitrarietà connesse alle scelte dell’operatore, meccanizzando il passaggio di creazione delle sezioni. È quindi possibile creare un algoritmo che consenta di ottenere il modello delle capriate allo stato attuale, ovvero il “modello di rilievo”. Nelle fasi successive, implementando l’algoritmo iniziale, è possibile generare un ulteriore modello, che ricrei un ipotetico stato iniziale della capriata. È il cosiddetto “modello rettificato”. Il confronto finale tra i due modelli generati e la nuvola di punti iniziale consente di analizzare in maniera approfondita ed esauriente le deformazioni subite dagli elementi della capriata nel corso del tempo. È inoltre possibile, sulla base di tali analisi, formulare una valutazione attendibile dello stato di conservazione della struttura e, conseguentemente, prevedere e progettare eventuali interventi di recupero o rinforzo strutturale.

Il presente lavoro si colloca in un ampio protocollo di ricerca già avviato riguardante lo studio delle capriate lignee di grandi luci, site in alcune delle più importanti chiese bolognesi. Il metodo è stato messo a punto per successive approssimazioni e correzioni in seguito alla sua applicazione a diversi casi di studio ed è in continuo aggiornamento. Tale progetto punta ad approfondire la conoscenza di questi complessi sistemi e della loro evoluzione nel tempo, attraverso l’uso del rilievo con laser scanner e della rielaborazione e interpretazione dei dati ottenuti da esso. Dalla nuvola di punti dell’intero sottotetto, acquisita dal laser scanner, si estrapolano le singole capriate, da queste si ottengono le sezioni delle aste afferenti a ogni nodo, si vettorializzano le sezioni ottenute e, attraverso un programma di modellazione parametrica, si costruiscono algoritmi che generano in modo automatizzato tre modelli per ogni capriata utilizzando come parametri di input le suddette sezioni. Il primo modello che si costruisce è il “modello di rilievo”, creato dalle sezioni di estremità dei nodi, che è il modello dello stato di fatto; il secondo è il “modello proiettato” in cui gli elementi del primo modello vengono proiettati sul piano verticale passante per l’asse della catena; il terzo è il “modello rettificato” che parte dal secondo modello e recupera le deformazioni flessionali degli elementi, e l’abbassamento del colmo. Quest’ultimo rappresenta il modello “ideale o teorico” ovvero la configurazione indeformata al momento della messa in opera. Il confronto tra i modelli generati e la nuvola di punti iniziale consente di leggere le capriate in modo dettagliato, analizzarne spostamenti e deformazioni, derivare informazioni puntuali e comparate sul loro comportamento, trarre considerazioni globali sullo stato di salute dell’intero sottotetto e, se necessario, prevedere e progettare eventuali interventi di recupero o rinforzo strutturale.

Il lavoro di tesi si colloca in un ampio protocollo di ricerca già avviato riguardante lo studio delle capriate lignee di grandi luci site in edifici con significativa valenza storica. Il metodo sperimentale è stato messo a punto per successive approssimazioni e correzioni in seguito alla sua applicazione a diversi casi di studio e, in base ai feedback ottenuti in corso d’opera, è in continuo aggiornamento. La tesi, mira da un lato ad una nuova e approfondita implementazione del metodo, dall’altro all’applicazione dello stesso al fine di analizzare ed interpretare i movimenti e le deformazioni del sistema di copertura del Teatro Comunale di Bologna. Dalla nuvola di punti dell’intero sottotetto, acquisita tramite laser scanner, si estrapolano le singole capriate e, attraverso un programma di modellazione parametrica, si costruiscono degli algoritmi che generano dei modelli tridimensionali per ogni capriata. Il confronto tra tali modelli e la nuvola di punti iniziale consente di leggere le capriate in modo dettagliato, analizzarne spostamenti e deformazioni, derivare informazioni puntuali e comparate sul loro comportamento, trarre considerazioni globali sullo stato di salute dell’intero sottotetto e, se necessario, prevedere e progettare eventuali interventi di recupero o rinforzo strutturale. La struttura completamente parametrizzata della nuova versione del metodo ha indirizzato lo studio verso la ricerca di una correlazione fra gli algoritmi generativi ed il campo del Building Information Modeling, rivelandosi uno strumento con una vasta possibilità di collegamento con altri importanti temi di ricerca riguardo la digitalizzazione del patrimonio costruito. Il collegamento diretto con dei software di tipo BIM può infine consentire una relazione diretta con software di calcolo strutturale, costituendo un unico workflow che, partendo dal rilievo digitale tramite laser scanner, arriva all’ottenimento di un modello di calcolo degli oggetti studiati.