STUDIO DELL’ASSORBIMENTO D’ACQUA 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 e: Prof. Ing. Roberto Nova tore: Dott. Ing. Riccardo Castellanza tore Esterno: Dott.ssa Eleni Gerolymatou Laureando: Paolo Bigatti
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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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STUDIO DELL’ASSORBIMENTO D’ACQUA 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 StrutturalePolitecnico di Milano
Relatore: Prof. Ing. Roberto Nova
Correlatore: Dott. Ing. Riccardo Castellanza
Correlatore Esterno: Dott.ssa Eleni Gerolymatou
Laureando:Paolo Bigatti
Tholos di Epidauro (Grecia)•Assorbimento d’acqua
•Congelamento
•Rottura da espansione
•Asciugatura
Visita alla Tholos
Ricostruzione della Tholos Tholos pre-restauro
Stato attualeTholos in restauro
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
Sharp Front Theory
• Scartato il modello di Richards per l’eccessivo numero di parametri di difficile misurazione
• Scelto il modello Sharp Front perché necessita solo della conoscenza dei parametri Pressione di Risalita Capillare e Permeabilità
Modello Sharp FrontIl modello Sharp Front fornisce un approccio approssimato e semplificato alla modellizzazione del trasporto capillare non saturo. Si assume che durante l’assorbimento 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
Modello Sharp Front
• Il modello associa il grado di danno alla permeabilità tramite dn ,indice delle volte che un dato punto è stato bagnato
• Definizione e Utilizzo di Cicli di Degradazione simulativi della realtà
• Prove di Resistenza a Compressione Monoassiale
• Misurazione Pressione di Risalita Capillare
• Misurazione Permeabilità
Problemi• Scarsa disponibilità di materiale(rovine di
valore storico)
• Grande disomogeneità
• Resistenza meccanica ignota
• Origine e Composizione sconosciuta
• Sollecitazioni ambientali da definire
Soluzioni
• Analisi sperimentali preliminari e integrative su materiali noti e di riferimento (es. Calcarenite)
• Analisi Petrografica
• Studio condizioni ambientali di sito
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
Analisi Petrografica
• 93% Calcite (CaCO3)
• Caolinite principale “filler” dello scheletro calcareo
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
Metodo MisurazioniPer 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
• Simulazione del processo che avviene in sito
•Progettazione di cicli simulativi
Cicli Degradativi
• Definizione di 4 cicli che con l’aumentare delle informazioni sul materiale si avvicinassero alle sollecitazioni in sito
• 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
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
Modello Teorico e Prova Pratica
La descrizione dell’esperimento 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
Prove finali di Pc
Specimen Number of Specimen Max Capillar Pressure L 1 10.00 I 2 6.76 F 3 7.10 Cal1Cal2Cal3Clay1Yar1
3.631.922.82
40.5715.17
Con Cal si intendono tutti i provini diCalcareniteCon Clay il provino di mattone di riferimento alla letteraturaCon Yar provino in Yarofix materialeartificiale uniforme
Queste 3 sono le misure finali di due mattoni 4x4x10 e un campione 2x2x4 Per i nostri scopi abbiamoutilizzato i primi 2 valori
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”
L
hhKAQ 12
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 dell’acqua su tutta la superficie e abbiamo aspettato 1h di flusso prima di iniziare a misurarlo
Valori di Permeabilità
Con 1 e 2 si indicano campioni 2x2x4 cm mentrecon 3 e 4 provini 4x4x10
Pur cambiando di molto lemisure i valori sono rimasti dello stesso ordine di grandezza confermando la validità del test
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