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STUDIO DELLASSORBIMENTO DACQUA E CONSEGUENTE DEGRADAZIONE DELLE ROCCE A BASE CALCAREA FACENTI PARTE DELLE FONDAZIONI DELLA THOLOS DEL TEMPIO DI ASCLEPIO.

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Presentazione sul tema: "STUDIO DELLASSORBIMENTO DACQUA E CONSEGUENTE DEGRADAZIONE DELLE ROCCE A BASE CALCAREA FACENTI PARTE DELLE FONDAZIONI DELLA THOLOS DEL TEMPIO DI ASCLEPIO."— Transcript della presentazione:

1 STUDIO DELLASSORBIMENTO DACQUA E CONSEGUENTE DEGRADAZIONE DELLE ROCCE A BASE CALCAREA FACENTI PARTE DELLE FONDAZIONI DELLA THOLOS DEL TEMPIO DI ASCLEPIO SITO AD EPIDAURO IN GRECIA Dipartimento di Ingegneria Strutturale Politecnico di Milano Relatore: Prof. Ing. Roberto Nova Correlatore: Dott. Ing. Riccardo Castellanza Correlatore Esterno: Dott.ssa Eleni Gerolymatou Laureando: Paolo Bigatti

2 Tholos di Epidauro (Grecia) Assorbimento dacqua Congelamento Rottura da espansione Asciugatura

3 Visita alla Tholos Ricostruzione della Tholos Tholos pre-restauro Stato attuale Tholos in restauro

4 Modello Matematico Predittivo Rappresentare tramite un modello matematico la repentina degradazione delle rocce del sito di Epidauro Riuscire,tramite un programma di calcolo numerico legato al modello,a prevedere il comportamento delle rocce Definire un tempo di collasso totale

5 Sharp Front Theory Scartato il modello di Richards per leccessivo numero di parametri di difficile misurazione Scelto il modello Sharp Front perché necessita solo della conoscenza dei parametri Pressione di Risalita Capillare e Permeabilità

6 Modello Sharp Front Il modello Sharp Front fornisce un approccio approssimato e semplificato alla modellizzazione del trasporto capillare non saturo. Si assume che durante lassorbimento capillare la concentrazione di liquidi sia uniforme e costante in tutta la regione bagnata e che la posizione del fronte umido sia indicata da un contenuto liquido rappresentato da una funzione gradino come mostrato in figura

7 Modello Sharp Front Il modello associa il grado di danno alla permeabilità tramite d n,indice delle volte che un dato punto è stato bagnato k = k s + (k f + k s )(1-e cd n ) k f indica permeabilità materiale completamente degradato d = min( d n, 1) d indice del danno

8 Calcolo numerico su base modello Sharp Front 5 cicli

9 Calcolo numerico su base modello Sharp Front 10 cicli

10 Calcolo numerico su base modello Sharp Front 15 cicli

11 Calcolo numerico su base modello Sharp Front 20 cicli

12 Prove sperimentali Definizione e Utilizzo di Cicli di Degradazione simulativi della realtà Prove di Resistenza a Compressione Monoassiale Misurazione Pressione di Risalita Capillare Misurazione Permeabilità

13 Problemi Scarsa disponibilità di materiale(rovine di valore storico) Grande disomogeneità Resistenza meccanica ignota Origine e Composizione sconosciuta Sollecitazioni ambientali da definire

14 Soluzioni Analisi sperimentali preliminari e integrative su materiali noti e di riferimento (es. Calcarenite) Analisi Petrografica Studio condizioni ambientali di sito

15 Clima in sito Tipico clima greco Temperature minime sotto lo zero durante dicembre e gennaio Piccole variazioni nei valori di umidità relativa Piovosità concentrata a fine autunno-inizio inverno

16 Analisi Petrografica 93% Calcite (CaCO 3 ) Caolinite principale filler dello scheletro calcareo

17 Materiale da analizzare La quantità limitata di materiale ci ha portato a definire ogni rettangolo in foto come una Classe e ogni classe è stata assegnata ad un particolare ciclo degradativo o test sperimentale

18 Metodo Misurazioni Per tutte le misurazioni effettuate manualmente in questa tesi si sono seguiti questi punti: Utilizzo calibro elettronico con precisione 0.01 mm Utilizzo bilancia con precisione 0.01 g Ripetizione della misura per 3 volte e utilizzo del valore medio

19 Simulazione del processo che avviene in sito Progettazione di cicli simulativi

20 Cicli Degradativi Definizione di 4 cicli che con laumentare delle informazioni sul materiale si avvicinassero alle sollecitazioni in sito Ciclo W-F-O Ciclo H-O Ciclo F-W-H Ciclo O-W-F

21 Camera Climatica Per i test F-W-H e O-W-F è stata utilizzata una camera di gelività per meglio simulare le condizioni di sito

22 Prove di resistenza a Compressione monoassiale Prove effettuate sempre su provini secchi o comunque alla fine del loro step ciclico di asciugatura Prove effettuate sempre con compressione perpendicolare al piano di giacitura principale Prove effettuate con provini posizionati tra 2 pellicole di PET per evitare attriti torcenti

23 Pressa A Utilizzo pressa con limite operativo 50 KN e passo 0.05 mm/min B Misurazione Carichi tramite cella CELMI con limite operativo 50 KN e precisione di 6 N C Misurazione spostamenti tramite trasduttore Keller con risoluzione di 0.01 mm A B C

24 Provino prima dellinizio di una prova di compressione

25 Provino G6 al termine di una prova

26 Ciclo W-F-O W 1 h di immersione in acqua a 20 o C F 3 h di congelamento allaria a -18 o C O 3 h di riscaldamento allaria a 140 o C

27 La Classe G è stata associata al ciclo W-F-O ProvinoPeso Altezza (mm) Lunghezza (mm) Larghezza (mm) Area sotto Stress (mm 2 ) Cicli prima dell'estrazione G G G G G G G G G G G

28 Risultati finali Ciclo W-F-O MPa indica la resistenza a stress massimo per singolo provino Con Cicli si indica il numero di cicli dopo il quale si è estratto il singolo provino

29 Ciclo H-O H 4 h di esposizione allaria a 20 o C con umidità al 100% O 2 h di riscaldamento allaria a 140 o C

30 La Classe F è stata associata al ciclo H-O ProvinoPesoAltezza (mm)Larghezza (mm)Lunghezza (mm) Area sotto stress (mm 2 ) Cicli prima dell'estrazione F F F F F F F F F F F F

31 Risultati finali Ciclo H-O MPa indica la resistenza a stress massimo per singolo provino Con Cicli si indica il numero di cicli dopo il quale si è estratto il singolo provino

32 Ciclo F-W-H F 1 h di congelamento allaria a -10 o C W 1 h di riscaldamento immerso in acqua a 40 O C H 1 h di rampa allaria per passare da 40 o C a -10 o C

33 La Classe E è stata associata al ciclo F-W-H Peso (g) Altezza (mm) Larghezza (mm)Lunghezza (mm) Area sotto Stress (mm 2 ) Cicli prima dell'estrazione E E E E E E E E E E E E E E E E

34 Inoltre per aumentare le informazioni derivanti da questo ciclo è stata inserita anche una classe Calcarenite Peso (g)Altezza (mm)Larghezza (mm) Lunghezza (mm) Area sotto Stress (mm 2 ) Cicli prima dell'estrazione C C C C C C C C C C C C C C C

35 Risultati finali Ciclo F-W-H MPa indica la resistenza a stress massimo per singolo provino Con Cicli si indica il numero di cicli dopo il quale si è estratto il singolo provino

36 Risultati finali Ciclo F-W-H per Calcarenite MPa indica la resistenza a stress massimo per singolo provino Con Cicli si indica il numero di cicli dopo il quale si è estratto il singolo provino

37 Ciclo O-W-F O 3 h di riscaldamento allaria con umidità non controllata a 40 o C W 2 h di immersione in acqua a 10 o C F 3 h di congelamento allaria a -10 o C

38 La Classe Z è stata associata al ciclo O-W-F Peso (g)Altezza (mm) Larghezza (mm)Lunghezza (mm) Area sotto Stress (mm2) Cicli prima dell'estrazione Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z

39 Risultati finali Ciclo O-W-F MPa indica la resistenza a stress massimo per singolo provino Con Cicli si indica il numero di cicli dopo il quale si è estratto il singolo provino

40 Misurazione Pressione di Risalita Capillare Definizione metodo seguendo la letteratura a disposizione Prove di calibrazione per metodo costruttivo e resine da usare Definizione metodo di analisi tenuta provini Prove definitive anche con materiali di riferimento

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42 Modello Teorico e Prova Pratica La descrizione dellesperimento in letteratura era piuttosto vaga,ho cercato di ricreare le stesse condizioni facendo molte prove preliminari Per misurare gli incrementi di pressione abbiamo utilizzato un trasduttore di pressione della Keller modello PR 27 W con precisione operativa di 6 Pa

43 Prove finali di Pc SpecimenNumber of SpecimenMax Capillar Pressure L I26.76 F37.10 Cal1 Cal2 Cal3 Clay1 Yar Con Cal si intendono tutti i provini di Calcarenite Con Clay il provino di mattone di riferimento alla letteratura Con Yar provino in Yarofix materiale artificiale uniforme Queste 3 sono le misure finali di due mattoni 4x4x10 e un campione 2x2x4 Per i nostri scopi abbiamo utilizzato i primi 2 valori

44 Misurazione Permeabilità Definizione metodo seguendo legge di Darcy Utilizzo conoscenze e tecniche derivate dalle prove di misurazione della Pc Utilizzo metodo di analisi tenuta provini Prove definitive con provini anche riciclati

45 Legge Fisica e Applicazione Per misurare gli incrementi di pressione abbiamo utilizzato un trasduttore di pressione della Keller modello PR 27 W con precisione operativa di 6 Pa Al modello sperimentale per la misurazione della Pc abbiamo aggiunto delle retine per facilitare la diffusione dellacqua su tutta la superficie e abbiamo aspettato 1h di flusso prima di iniziare a misurarlo

46 Valori di Permeabilità Con 1 e 2 si indicano campioni 2x2x4 cm mentre con 3 e 4 provini 4x4x10 Pur cambiando di molto le misure i valori sono rimasti dello stesso ordine di grandezza confermando la validità del test

47 Conclusioni Definizione e messa in opera di test sperimentali Ridefinizione cicli degradativi grazie a nuove informazioni Utilizzo dei parametri così raccolti per calibrare programma di calcolo basato su modello Sharp Front


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