Comparison between analytical and numerical methods for the assessment of masonry arch bridges: Case study of Clemente Bridge on Savio river

This research has focused on the study of the behavior and of the collapse of masonry arch bridges. The latest decades have seen an increasing interest in this structural type, that is still present and in use, despite the passage of time and the variation of the transport means. Several strategies have been developed during the time to simulate the response of this type of structures, although even today there is no generally accepted standard one for assessment of masonry arch bridges. The aim of this thesis is to compare the principal analytical and numerical methods existing in literature on case studies, trying to highlight values and weaknesses. The methods taken in exam are mainly three: i) the Thrust Line Analysis Method; ii) the Mechanism Method; iii) the Finite Element Methods. The Thrust Line Analysis Method and the Mechanism Method are analytical methods and derived from two of the fundamental theorems of the Plastic Analysis, while the Finite Element Method is a numerical method, that uses different strategies of discretization to analyze the structure. Every method is applied to the case study through computer-based representations, that allow a friendly-use application of the principles explained. A particular closed-form approach based on an elasto-plastic material model and developed by some Belgian researchers is also studied. To compare the three methods, two different case study have been analyzed: i) a generic masonry arch bridge with a single span; ii) a real masonry arch bridge, the Clemente Bridge, built on Savio River in Cesena. In the analyses performed, all the models are two-dimensional in order to have results comparable between the different methods taken in exam. The different methods have been compared with each other in terms of collapse load and of hinge positions.

Experimental assessment of environmental decay effects in masonry via non destructive diagnostic techniques and mechanical tests

Environmental decay in porous masonry materials, such as brick and mortar, is a widespread problem concerning both new and historic masonry structures. The decay mechanisms are quite complex dependng upon several interconnected parameters and from the interaction with the specific micro-climate. Materials undergo aesthetical and substantial changes in character but while many studies have been carried out, the mechanical aspect has been largely understudied while it bears true importance from the structural viewpoint. A quantitative assessment of the masonry material degradation and how it affects the load-bearing capacity of masonry structures appears missing. The research work carried out, limiting the attention to brick masonry addresses this issue through an experimental laboratory approach via different integrated testing procedures, both non-destructive and mechanical, together with monitoring methods. Attention was focused on transport of moisture and salts and on the damaging effects caused by the crystallization of two different salts, sodium chloride and sodium sulphate. Many series of masonry specimens, very different in size and purposes were used to track the damage process since its beginning and to monitor its evolution over a number of years Athe same time suitable testing techniques, non-destructive, mini-invasive, analytical, of monitoring, were validated for these purposes. The specimens were exposed to different aggressive agents (in terms of type of salt, of brine concentration, of artificial vs. open-air natural ageing, …), tested by different means (qualitative vs. quantitative, non destructive vs. mechanical testing, punctual vs. wide areas, …), and had different size (1-, 2-, 3-header thick walls, full-scale walls vs. small size specimens, brick columns and triplets vs. small walls, masonry specimens vs. single units of brick and mortar prisms, …). Different advanced testing methods and novel monitoring techniques were applied in an integrated holistic approach, for quantitative assessment of masonry health state.

Seismic fragility assessment of unreiforced masonry aggregate buildings

Aggregate masonry buildings have been generated over the years, allowing the interaction of different aggregated structural units under seismic action. The first part of this work is focused on the seismic vulnerability and fragility assessment of clay brick masonry buildings, sited in Bologna (Italy), with reference, at first, to single isolated structural units, by means of the Response Surface statistical method, taking into account some variabilities and uncertainties involved in the problem. The seismic action was defined by means of a group of selected registered accelerograms, in order to analyse the effect of the variability of the earthquakes. Identical and different structural units chosen by the Response Surface generated simulations are then aggregated in row, in order to compare the collapse PGA referred to the isolated structural unit and the one referred to the aggregate structure. The second part is focused on the seismic vulnerability and fragility assessment of stone masonry structures, sited in Seixal (Portugal), applying a methodology similar to that used for the buildings sited in Bologna. Since the availability of several information, the analyses involved the assessment of the most prevalent structural typologies in the area, considering the variability of a set of structural and geometrical parameters. The results highlighted the importance of the statistic procedures as method able to consider the variabilities and the uncertainties involved in the problem of the fragility of unreinforced masonry structures, in absence of accurate investigations on the structural typologies, as in the Seixal case study. Furthermore, it was showed that the structural units along the unreinforced clay brick or stone masonry aggregates cannot be analysed as isolated, as they are affected by the effect of the aggregation with adjacent structural units, according to the different directions of the seismic action considered and to their different position along the row aggregate.

Il passato nell’epoca della sua (ri)producibilità digitale. Torino 1943 - 45. Metodologia della ricerca con tecnologie informatiche. Sistema storico-territoriale di informazione multimediale

Se il lavoro dello storico è capire il passato come è stato compreso dalla gente che lo ha vissuto, allora forse non è azzardato pensare che sia anche necessario comunicare i risultati delle ricerche con strumenti propri che appartengono a un'epoca e che influenzano la mentalità di chi in quell'epoca vive. Emergenti tecnologie, specialmente nell’area della multimedialità come la realtà virtuale, permettono agli storici di comunicare l’esperienza del passato in più sensi. In che modo la storia collabora con le tecnologie informatiche soffermandosi sulla possibilità di fare ricostruzioni storiche virtuali, con relativi esempi e recensioni? Quello che maggiormente preoccupa gli storici è se una ricostruzione di un fatto passato vissuto attraverso la sua ricreazione in pixels sia un metodo di conoscenza della storia che possa essere considerato valido. Ovvero l'emozione che la navigazione in una realtà 3D può suscitare, è un mezzo in grado di trasmettere conoscenza? O forse l'idea che abbiamo del passato e del suo studio viene sottilmente cambiato nel momento in cui lo si divulga attraverso la grafica 3D? Da tempo però la disciplina ha cominciato a fare i conti con questa situazione, costretta soprattutto dall'invasività di questo tipo di media, dalla spettacolarizzazione del passato e da una divulgazione del passato parziale e antiscientifica. In un mondo post letterario bisogna cominciare a pensare che la cultura visuale nella quale siamo immersi sta cambiando il nostro rapporto con il passato: non per questo le conoscenze maturate fino ad oggi sono false, ma è necessario riconoscere che esiste più di una verità storica, a volte scritta a volte visuale. Il computer è diventato una piattaforma onnipresente per la rappresentazione e diffusione dell’informazione. I metodi di interazione e rappresentazione stanno evolvendo di continuo. Ed è su questi due binari che è si muove l’offerta delle tecnologie informatiche al servizio della storia. Lo scopo di questa tesi è proprio quello di esplorare, attraverso l’utilizzo e la sperimentazione di diversi strumenti e tecnologie informatiche, come si può raccontare efficacemente il passato attraverso oggetti tridimensionali e gli ambienti virtuali, e come, nel loro essere elementi caratterizzanti di comunicazione, in che modo possono collaborare, in questo caso particolare, con la disciplina storica. La presente ricerca ricostruisce alcune linee di storia delle principali fabbriche attive a Torino durante la seconda guerra mondiale, ricordando stretta relazione che esiste tra strutture ed individui e in questa città in particolare tra fabbrica e movimento operaio, è inevitabile addentrarsi nelle vicende del movimento operaio torinese che nel periodo della lotta di Liberazione in città fu un soggetto politico e sociale di primo rilievo. Nella città, intesa come entità biologica coinvolta nella guerra, la fabbrica (o le fabbriche) diventa il nucleo concettuale attraverso il quale leggere la città: sono le fabbriche gli obiettivi principali dei bombardamenti ed è nelle fabbriche che si combatte una guerra di liberazione tra classe operaia e autorità, di fabbrica e cittadine. La fabbrica diventa il luogo di "usurpazione del potere" di cui parla Weber, il palcoscenico in cui si tengono i diversi episodi della guerra: scioperi, deportazioni, occupazioni .... Il modello della città qui rappresentata non è una semplice visualizzazione ma un sistema informativo dove la realtà modellata è rappresentata da oggetti, che fanno da teatro allo svolgimento di avvenimenti con una precisa collocazione cronologica, al cui interno è possibile effettuare operazioni di selezione di render statici (immagini), di filmati precalcolati (animazioni) e di scenari navigabili interattivamente oltre ad attività di ricerca di fonti bibliografiche e commenti di studiosi segnatamente legati all'evento in oggetto. Obiettivo di questo lavoro è far interagire, attraverso diversi progetti, le discipline storiche e l’informatica, nelle diverse opportunità tecnologiche che questa presenta. Le possibilità di ricostruzione offerte dal 3D vengono così messe a servizio della ricerca, offrendo una visione integrale in grado di avvicinarci alla realtà dell’epoca presa in considerazione e convogliando in un’unica piattaforma espositiva tutti i risultati. Divulgazione Progetto Mappa Informativa Multimediale Torino 1945 Sul piano pratico il progetto prevede una interfaccia navigabile (tecnologia Flash) che rappresenti la pianta della città dell’epoca, attraverso la quale sia possibile avere una visione dei luoghi e dei tempi in cui la Liberazione prese forma, sia a livello concettuale, sia a livello pratico. Questo intreccio di coordinate nello spazio e nel tempo non solo migliora la comprensione dei fenomeni, ma crea un maggiore interesse sull’argomento attraverso l’utilizzo di strumenti divulgativi di grande efficacia (e appeal) senza perdere di vista la necessità di valicare le tesi storiche proponendosi come piattaforma didattica. Un tale contesto richiede uno studio approfondito degli eventi storici al fine di ricostruire con chiarezza una mappa della città che sia precisa sia topograficamente sia a livello di navigazione multimediale. La preparazione della cartina deve seguire gli standard del momento, perciò le soluzioni informatiche utilizzate sono quelle fornite da Adobe Illustrator per la realizzazione della topografia, e da Macromedia Flash per la creazione di un’interfaccia di navigazione. La base dei dati descrittivi è ovviamente consultabile essendo contenuta nel supporto media e totalmente annotata nella bibliografia. È il continuo evolvere delle tecnologie d'informazione e la massiccia diffusione dell’uso dei computer che ci porta a un cambiamento sostanziale nello studio e nell’apprendimento storico; le strutture accademiche e gli operatori economici hanno fatto propria la richiesta che giunge dall'utenza (insegnanti, studenti, operatori dei Beni Culturali) di una maggiore diffusione della conoscenza storica attraverso la sua rappresentazione informatizzata. Sul fronte didattico la ricostruzione di una realtà storica attraverso strumenti informatici consente anche ai non-storici di toccare con mano quelle che sono le problematiche della ricerca quali fonti mancanti, buchi della cronologia e valutazione della veridicità dei fatti attraverso prove. Le tecnologie informatiche permettono una visione completa, unitaria ed esauriente del passato, convogliando tutte le informazioni su un'unica piattaforma, permettendo anche a chi non è specializzato di comprendere immediatamente di cosa si parla. Il miglior libro di storia, per sua natura, non può farlo in quanto divide e organizza le notizie in modo diverso. In questo modo agli studenti viene data l'opportunità di apprendere tramite una rappresentazione diversa rispetto a quelle a cui sono abituati. La premessa centrale del progetto è che i risultati nell'apprendimento degli studenti possono essere migliorati se un concetto o un contenuto viene comunicato attraverso più canali di espressione, nel nostro caso attraverso un testo, immagini e un oggetto multimediale. Didattica La Conceria Fiorio è uno dei luoghi-simbolo della Resistenza torinese. Il progetto è una ricostruzione in realtà virtuale della Conceria Fiorio di Torino. La ricostruzione serve a arricchire la cultura storica sia a chi la produce, attraverso una ricerca accurata delle fonti, sia a chi può poi usufruirne, soprattutto i giovani, che, attratti dall’aspetto ludico della ricostruzione, apprendono con più facilità. La costruzione di un manufatto in 3D fornisce agli studenti le basi per riconoscere ed esprimere la giusta relazione fra il modello e l’oggetto storico. Le fasi di lavoro attraverso cui si è giunti alla ricostruzione in 3D della Conceria: . una ricerca storica approfondita, basata sulle fonti, che possono essere documenti degli archivi o scavi archeologici, fonti iconografiche, cartografiche, ecc.; . La modellazione degli edifici sulla base delle ricerche storiche, per fornire la struttura geometrica poligonale che permetta la navigazione tridimensionale; . La realizzazione, attraverso gli strumenti della computer graphic della navigazione in 3D. Unreal Technology è il nome dato al motore grafico utilizzato in numerosi videogiochi commerciali. Una delle caratteristiche fondamentali di tale prodotto è quella di avere uno strumento chiamato Unreal editor con cui è possibile costruire mondi virtuali, e che è quello utilizzato per questo progetto. UnrealEd (Ued) è il software per creare livelli per Unreal e i giochi basati sul motore di Unreal. E’ stata utilizzata la versione gratuita dell’editor. Il risultato finale del progetto è un ambiente virtuale navigabile raffigurante una ricostruzione accurata della Conceria Fiorio ai tempi della Resistenza. L’utente può visitare l’edificio e visualizzare informazioni specifiche su alcuni punti di interesse. La navigazione viene effettuata in prima persona, un processo di “spettacolarizzazione” degli ambienti visitati attraverso un arredamento consono permette all'utente una maggiore immersività rendendo l’ambiente più credibile e immediatamente codificabile. L’architettura Unreal Technology ha permesso di ottenere un buon risultato in un tempo brevissimo, senza che fossero necessari interventi di programmazione. Questo motore è, quindi, particolarmente adatto alla realizzazione rapida di prototipi di una discreta qualità, La presenza di un certo numero di bug lo rende, però, in parte inaffidabile. Utilizzare un editor da videogame per questa ricostruzione auspica la possibilità di un suo impiego nella didattica, quello che le simulazioni in 3D permettono nel caso specifico è di permettere agli studenti di sperimentare il lavoro della ricostruzione storica, con tutti i problemi che lo storico deve affrontare nel ricreare il passato. Questo lavoro vuole essere per gli storici una esperienza nella direzione della creazione di un repertorio espressivo più ampio, che includa gli ambienti tridimensionali. Il rischio di impiegare del tempo per imparare come funziona questa tecnologia per generare spazi virtuali rende scettici quanti si impegnano nell'insegnamento, ma le esperienze di progetti sviluppati, soprattutto all’estero, servono a capire che sono un buon investimento. Il fatto che una software house, che crea un videogame di grande successo di pubblico, includa nel suo prodotto, una serie di strumenti che consentano all'utente la creazione di mondi propri in cui giocare, è sintomatico che l'alfabetizzazione informatica degli utenti medi sta crescendo sempre più rapidamente e che l'utilizzo di un editor come Unreal Engine sarà in futuro una attività alla portata di un pubblico sempre più vasto. Questo ci mette nelle condizioni di progettare moduli di insegnamento più immersivi, in cui l'esperienza della ricerca e della ricostruzione del passato si intreccino con lo studio più tradizionale degli avvenimenti di una certa epoca. I mondi virtuali interattivi vengono spesso definiti come la forma culturale chiave del XXI secolo, come il cinema lo è stato per il XX. Lo scopo di questo lavoro è stato quello di suggerire che vi sono grosse opportunità per gli storici impiegando gli oggetti e le ambientazioni in 3D, e che essi devono coglierle. Si consideri il fatto che l’estetica abbia un effetto sull’epistemologia. O almeno sulla forma che i risultati delle ricerche storiche assumono nel momento in cui devono essere diffuse. Un’analisi storica fatta in maniera superficiale o con presupposti errati può comunque essere diffusa e avere credito in numerosi ambienti se diffusa con mezzi accattivanti e moderni. Ecco perchè non conviene seppellire un buon lavoro in qualche biblioteca, in attesa che qualcuno lo scopra. Ecco perchè gli storici non devono ignorare il 3D. La nostra capacità, come studiosi e studenti, di percepire idee ed orientamenti importanti dipende spesso dai metodi che impieghiamo per rappresentare i dati e l’evidenza. Perché gli storici possano ottenere il beneficio che il 3D porta con sè, tuttavia, devono sviluppare un’agenda di ricerca volta ad accertarsi che il 3D sostenga i loro obiettivi di ricercatori e insegnanti. Una ricostruzione storica può essere molto utile dal punto di vista educativo non sono da chi la visita ma, anche da chi la realizza. La fase di ricerca necessaria per la ricostruzione non può fare altro che aumentare il background culturale dello sviluppatore. Conclusioni La cosa più importante è stata la possibilità di fare esperienze nell’uso di mezzi di comunicazione di questo genere per raccontare e far conoscere il passato. Rovesciando il paradigma conoscitivo che avevo appreso negli studi umanistici, ho cercato di desumere quelle che potremo chiamare “leggi universali” dai dati oggettivi emersi da questi esperimenti. Da punto di vista epistemologico l’informatica, con la sua capacità di gestire masse impressionanti di dati, dà agli studiosi la possibilità di formulare delle ipotesi e poi accertarle o smentirle tramite ricostruzioni e simulazioni. Il mio lavoro è andato in questa direzione, cercando conoscere e usare strumenti attuali che nel futuro avranno sempre maggiore presenza nella comunicazione (anche scientifica) e che sono i mezzi di comunicazione d’eccellenza per determinate fasce d’età (adolescenti). Volendo spingere all’estremo i termini possiamo dire che la sfida che oggi la cultura visuale pone ai metodi tradizionali del fare storia è la stessa che Erodoto e Tucidide contrapposero ai narratori di miti e leggende. Prima di Erodoto esisteva il mito, che era un mezzo perfettamente adeguato per raccontare e dare significato al passato di una tribù o di una città. In un mondo post letterario la nostra conoscenza del passato sta sottilmente mutando nel momento in cui lo vediamo rappresentato da pixel o quando le informazioni scaturiscono non da sole, ma grazie all’interattività con il mezzo. La nostra capacità come studiosi e studenti di percepire idee ed orientamenti importanti dipende spesso dai metodi che impieghiamo per rappresentare i dati e l’evidenza. Perché gli storici possano ottenere il beneficio sottinteso al 3D, tuttavia, devono sviluppare un’agenda di ricerca volta ad accertarsi che il 3D sostenga i loro obiettivi di ricercatori e insegnanti. Le esperienze raccolte nelle pagine precedenti ci portano a pensare che in un futuro non troppo lontano uno strumento come il computer sarà l’unico mezzo attraverso cui trasmettere conoscenze, e dal punto di vista didattico la sua interattività consente coinvolgimento negli studenti come nessun altro mezzo di comunicazione moderno.

Il deperimento dei geomateriali da costruzione: implicazioni sulla capacità sismica residua di edifici in CA e muratura ordinaria

This work is dedicated to the study of damaging phenomena involving reinforced concrete structures and masonry buildings and the consequences in terms of structural performances decay. In the Italian context there are many examples of structures that have already exceeded their service life, considering not only the ancient buildings but also infrastructures and R/C buildings that today are operating from more than 50th years. Climate change which is subject to the entire planet, with changing in seasonal weather and increasing in environmental pollution, is not excluded could have a harmful influence on the rate of building materials decay previously deemed as durables. If the aggressive input changes very fast, for example in a few decades, then it can also change the response of a construction material considered so far durable; in this way the knowledge about the art of good build, consolidated over the centuries, is thwarted. Hence this study is focused on the possibility to define the residual capacity for vertical or seismic loads for structures that are already at the limit of their service life, or for which is impossible to define a service life. The problem in an analysis of this kind, and that is what makes this research different from the main studies avaibles in the literature, is to keep in correlation – in a not so expensive computationally way – issues such as: - dangerous environmental inputs adequately simulated; - environmental conditions favorable to the spread of pollutants and development of the degradation reactions (decay’s speed); - link between environmental degradation and residual bearing capacity A more realistic assessment of materials residual performances that constitute the structure allows to leave the actual system for the residual load-bearing capacity estimation in which all factors are simply considered through the use of a safety factor on the materials properties.

Comportamento dinamico fuori del piano di pareti murarie: influenza della deformabilità degli impalcati

The aim of this study was to investigate the influence of the diaphragm flexibility on the behavior of out-of-plane walls in masonry buildings. Simplified models have been developed to perform kinematic and dynamic analyses in order to compare the response of walls with different restraint conditions. Kinematic non linear analyses of assemblages of rigid blocks have been performed to obtain the acceleration-displacement curves for walls with different restraint conditions at the top. A simplified 2DOF model has been developed to analyse the dynamic response of the wall with an elastic spring at the top, following the Housner rigid behaviour hypothesis. The dissipation of energy is concentrated at every impact at the base of the wall and is modelled through the introduction of the coefficient of restitution. The sets of equations of the possible configurations of the wall, depending on the different positions of the centre of rotation at the base and at the intermediate hinge have been obtained. An algorithm for the numerical integration of the sets of the equations of motion in the time domain has been developed. Dynamic analyses of a set of walls with Gaussian impulses and recorded accelerograms inputs have been performed in order to compare the response of the simply supported wall with the one of the wall with elastic spring at the top. The influence of diaphragm stiffness Kd has been investigated determining the variation of maximum displacement demand with the value of Kd. A more regular trend has been obtained for the Gaussian input than for the recorded accelerograms.

Il rapporto architettura – suolo nell’opera di Aldo Rossi

La ricerca muove dal presupposto che l’opera di Aldo Rossi sia stata analizzata finora secondo un criterio tipologico. Tale approccio è una tra le possibili chiavi di lettura del lavoro dell’architetto. Nel tentativo di individuare un’interpretazione dell’opera di Rossi legata a sistemi immutabili nel tempo si è ritenuto necessario approfondire la relazione che si stabilisce tra la sua opera e il suolo. Attraverso la definizione di due categorie di lettura dei progetti dell’autore, che si basano su continuità o discontinuità fisica del progetto rispetto al suolo, si comprende come il rapporto tra area e progetto produca nel tempo soluzioni ricorrenti. In base a questa interpretazione muro e pilastro costituiscono due elementi fondamentali del linguaggio di Rossi. Essi a loro volta si allacciano ad un sistema di riferimento più ampio di cui tettonica e arte muraria sono i capisaldi. La ricerca si articola in tre parti, all’interno delle quali sono sviluppati specifici capitoli. La prima parte, sistema di riferimento, è necessaria a delineare un vocabolario utile per isolare il tema trattato. Essa è fondamentale per comprendere la posizione occupata da Rossi rispetto alle esperienze verificatesi nel corso della storia, relativamente al rapporto spazio - architettura - suolo. La seconda parte, arte muraria, serve a mettere in luce l’influenza che la componente massiva e plastica del terreno ha determinato nella definizione di specifiche soluzioni progettuali. La terza parte, tettonica, delinea invece un approccio opposto al precedente, individuando quei progetti in cui il rapporto col suolo è stato sminuito o addirittura negato, aumentando il senso di sospensione dei volumi nello spazio. In definitiva, l’influenza che il rapporto col suolo ha determinato sulle scelte progettuali di Rossi rappresenta l’interrogativo principale di questa ricerca.

Modelli semplificati per valutazione di vulnerabilità sismica di strutture in muratura

L'obiettivo della tesi è stato quello di indagare il complesso problema della vulnerabilità sismica dei ponte in muratura ad arco utilizzando modelli semplificati. Dopo una descrizione dei materiali da costruzione impiegati nella realizzazione e dei principali elementi dei un ponti in muratura, si è indirizzato lo studio di un ponte ad arco situato nel comune di San Marcello Pistoiese. Viene mostrato un modello numerico che permette di descrivere il comportamento strutturale del ponte sotto azione sismica e di valutare la capacità di carico del ponte sottoposto ad una azione trasversale. In un secondo momento viene descritta la realizzazione di un modello in scala del ponte, che è stato sottoposto a prove distruttive effettuate per valutare la capacità di carico del ponte rispetto ad un ipotetica azione orizzontale. Si è cercato poi di inquadrare il problema in un modello teorico che faccia riferimento all'analisi limite. Esso descrive un cinematismo di collasso a telaio che prende spunto dal quadro fessurativo del modello in muratura. Infine sono stati presentati modelli FEM numerici in ordine di complessità crescente, cercando di inquadrare il comportamento meccanico del prototipo del ponte. Tre tipi di modelli sono rappresentati: un telaio incernierato alle estremità costituito da elementi beam con resistenza alla flessione . Il secondo tipo è costituito da una reticolare equivalente che mima lo schema del ponte ed è formato solo da bielle. Infine, il terzo tipo cerca di descrivere l'intero modello con elementi tridimensionali.

The effect of two-dimensional squat elements on the seismic behavior of building structures

This thesis reports a study on the seismic response of two-dimensional squat elements and their effect on the behavior of building structures. Part A is devoted to the study of unreinforced masonry infills, while part B is focused on reinforced concrete sandwich walls. Part A begins with a comprehensive review of modelling techniques and code provisions for infilled frame structures. Then state-of-the practice techniques are applied for a real case to test the ability of actual modeling techniques to reproduce observed behaviors. The first developments towards a seismic-resistant masonry infill system are presented. Preliminary design recommendations for the seismic design of the seismic-resistant masonry infill are finally provided. Part B is focused on the seismic behavior of a specific reinforced concrete sandwich panel system. First, the results of in-plane psuudostatic cyclic tests are described. Refinements to the conventional modified compression field theory are introduced in order to better simulate the monotonic envelope of the cyclic response. The refinements deal with the constitutive model for the shotcrete in tension and the embedded bars. Then the hysteretic response of the panels is studied according to a continuum damage model. Damage state limits are identified. Design recommendations for the seismic design of the studied reinforced concrete sandwich walls are finally provided.

Mode-I fracture parameters of quasi-brittle materials: direct evaluation using DIC and relationship with Mode-II interfacial parameters

The objective of this thesis is the investigation of the Mode-I fracture mechanics parameters of quasi-brittle materials to shed light onto the influence of the width and size of the specimen on the fracture response of notched beams. To further the knowledge on the fracture process, 3D digital image correlation (DIC) was employed. A new method is proposed to determine experimentally the critical value of the crack opening, which is then used to determine the size of the fracture process zone (FPZ). In addition, the Mode-I fracture mechanics parameters are compared with the Mode-II interfacial properties of composites materials that feature as matrices the quasi-brittle materials studied in Mode-I conditions. To investigate the Mode II fracture parameters, single-lap direct shear tests are performed. Notched concrete beams with six cross-sections has been tested using a three-point bending (TPB) test set-up (Mode-I fracture mechanics). Two depths and three widths of the beam are considered. In addition to concrete beams, alkali-activated mortar beams (AAMs) that differ by the type and size of the aggregates have been tested using the same TPB set-up. Two dimensions of AAMs are considered. The load-deflection response obtained from DIC is compared with the load-deflection response obtained from the readings of two linear variable displacement transformers (LVDT). Load responses, peak loads, strain profiles along the ligament from DIC, fracture energy and failure modes of TPB tests are discussed. The Mode-II problem is investigated by testing steel reinforced grout (SRG) composites bonded to masonry and concrete elements under single-lap direct shear tests. Two types of anchorage systems are proposed for SRG reinforced masonry and concrete element to study their effectiveness. An indirect method is proposed to find the interfacial properties, compare them with the Mode-I fracture properties of the matrix and to model the effect of the anchorage.

Movimenti di genti in tempo di peste: studio antropologico e documentale dei deceduti nel Lazzaretto Vecchio di Venezia (xv-xvii secolo).

Fondato nel 1423 per decisione del Maggior Consiglio di Venezia, il Lazzaretto Vecchio, è la prima struttura permanente in Europa destinata al ricovero degli ammalati di peste e alla quarantena preventiva di coloro che erano entrati in contatto con infetti o che provenivano da zone epidemiche. Questo studio si pone come obiettivo quello di analizzare antropologicamente una parte dei resti umani rinvenuti e comparare i risultati ottenuti con le fonti edite riguardanti la composizione dei ricoverati all’interno della struttura. Sono stati selezionati 110 individui provenienti da 9 comuni appartenenti a due diversi archi cronologici, il 1575-1577 e il 1630-1631. Gli individui sono stati sottoposti a diverse analisi antropologiche tradizionali e indagini più dettagliate di stampo biomolecolare. Parallelamente, è stata vagliata la letteratura prodotta da studi popolazionistici editi. Le analisi antropologiche hanno rivelato un quadro popolazionistico con normale presenza di maschi e femmine, e attestazione di tutte le classi di età, dagli 0 agli oltre 50 anni. Le analisi chimico-fisiche hanno rivelato la presenza di sette individui non locali. Con riguardo all’alimentazione non vi sono particolari differenze in termini di periodi cronologici o di sesso degli individui, quanto invece si possono individuare schemi relativi alla qualità del cibo ingerito in relazione all’inserimento nel mondo del lavoro. Per quanto riguarda le indagini di carattere documentale, nonostante alcuni degli studi popolazionistici individuati non siano considerabili recenti, ci forniscono un quadro dell’andamento della popolazione a Venezia a partire dal 1500 fino al 1700, coprendo in questo modo le cronologie d’interesse del progetto, legate agli episodi di maggiore mortalità della peste. Si riscontra una sostanziale coerenza tra i dati riportati nei diversi resoconti e la sex ratio e le fasce di età alla morte riscontrate, anche se non mancano casi specifici di forte discostamento tra i dati.

Plutarch's chemistry of stones and metals: conceptions and explanations. With an appendix on the TheSu XML annotation scheme

This dissertation presents a systematic and analytic overview of most of the information related to stones, minerals, and stone masonry which is found in the corpus of Plutarch of Chaeronea, combined with most of the information on metals and metalworking which is connected to the former. This survey is intended as a first step in the reconstruction of the full landscape of ‘chemical’ ideas occurring in Plutarch’s writings; accordingly, the exposition of the relevant passages, the assessment of their possible interpretations, the discussion on their implications, and their contextualization in the ancient traditions have been conducted with a special interest in the ‘mineralogical’ and ‘metallurgic’ themes developed in the frame of natural philosophy and meteorology. Although in this perspective physical etiology could have come to acquire central prominence, non-etiological information on Plutarch’s ideas on the nature and behaviour of stones and metals has been treated as equally relevant to reach a fuller understanding of how Plutarch conceptualized and visualized them in general, in- and outside the frame of philosophical explanation. Such extensive outline of Plutarch’s ideas on stones and metals is a prerequisite for an accurate inquiry into his use of the two in analogies, metaphors, and symbols: to predispose this kind of research was another aim of the present survey, and this aim has contributed to shape it; moreover, a special attention has been paid to the analysis of analogical and figurative speaking due to the nature itself of a large part of Plutarch’s references to stones and metals, which are either metaphorical, presented in close association with metaphors, or framed in analogies. Much of the information used for the present overview has been extracted —always with supporting argumentation— from the implications of such metaphors and analogies.

Seismic vulnerability of buildings and non-structural elements: insights from the 2011 Lorca earthquake

This PhD dissertation presents a profound study of the vulnerability of buildings and non-structural elements stemming from the investigation of the Mw 5.2 Lorca 2011 earthquake; which constitutes one of the most significant earthquakes in Spain. It left nine fatalities due to falling debris from reinforced concrete buildings, 394 injured and material damage valued at 800 million euros. Within this framework, the most relevant initiatives concerning the vulnerability of buildings and the exposure of Lorca are studied. This work revealed two lines of research: the elaboration of a rational method to determine the adequacy of a specific fragility curve for the particular seismic risk study of a region; and the relevance of researching the seismic performance of non-structural elements. As a consequence, firstly, a method to assess and select fragility curves for seismic risk studies from the catalogue of those available in the literature is elaborated and calibrated by means of a case study. The said methodology is based on a multidimensional index and provides a ranking that classifies the curves in terms of adequacy. Its results for the case of Lorca led to the elaboration of new fragility curves for unreinforced masonry buildings. Moreover, a simplified method to account for the unpredictable directionality of the seism in the creation of fragility curves is contributed. Secondly, the characterisation of the seismic capacity and demand of the non-structural elements that caused most of the human losses is studied. Concerning the capacity, an analytical approach derived from theoretical considerations to characterise the complete out-of-plane seismic response curve of unreinforced masonry cantilever walls is provided; as well as a simplified and more practical trilinear version of it. Concerning the demand, several methods for characterising the Floor Response Spectra of reinforced concrete buildings are tested through case studies.

Mechanical behaviour and durability assessment of Fibre Reinforced Cementitious Matrix (FRCM) strengthening systems.

In recent years, the seismic vulnerability of existing masonry buildings has been underscored by the destructive impacts of earthquakes. Therefore, Fibre Reinforced Cementitious Matrix (FRCM) retrofitting systems have gained prominence due to their high strength-to-weight ratio, compatibility with substrates, and potential reversibility. However, concerns linger regarding the durability of these systems when subjected to long-term environmental conditions. This doctoral dissertation addressed these concerns by studying the effects of mild temperature variations on three FRCM systems, featuring basalt, glass, and aramid fibre textiles with lime-based mortar matrices. The study subjected various specimens, including mortar triplets, bare textile specimens, FRCM coupons, and single-lap direct shear wallets, to thermal exposure. A novel approach utilizing embedded thermocouple sensors facilitated efficient monitoring and active control of the conditioning process. A shift in the failure modes was obtained in the single lap-direct shear tests, alongside a significant impact on tensile capacity for both textiles and FRCM coupons. Subsequently, bond tests results were used to indirectly calibrate an analytical approach based on mode-II fracture mechanics. A comparison between Cohesive Material Law (CML) functions at various temperatures was conducted for each of the three systems, demonstrating a good agreement between the analytical model and experimental curves. Furthermore, the durability in alkaline environment of two additional FRCM systems, characterized by basalt and glass fibre textiles with lime-based mortars, was studied through an extensive experimental campaign. Tests conducted on single yarn and textile specimens after exposure at different durations and temperatures revealed a significant impact on tensile capacity. Additionally, FRCM coupons manufactured with conditioned textile were tested to understand the influence of aged textile and curing environment on the final tensile behavior. These results contributed significantly to the existing knowledge on FRCM systems and could be used to develop a standardized alkaline testing protocol, still lacking in the scientific literature.