Modellazione dell’ala Est del Castello Visconteo di Pavia

 

Il Castello di Pavia è una costruzione di architettura tardo-gotica risalente alla seconda metà del 1300 costituita originariamente da quattro corpi di fabbrica, con quattro torri angolari, organizzati attorno ad una grande corte centrale. Sono giunte ai giorni nostri in buone condizioni solo tre delle quattro ali originariamente edificate.

Ciascun corpo di fabbrica è costituito da un portico terreno e da un loggiato superiore a finestre quadriforme sul lato interno, mentre verso l’esterno vi sono tre piani di grandi saloni, il tutto impostato su vasti sotterranei divisi dall’esterno dalla presenza di fossati perimetrali.

La modellazione ad elementi finiti di seguito presentata si riferisce all’ala est del Castello. Su tale ambito sono state effettuate analisi statiche lineari al fine di constatare l’impegno strutturale delle varie membrature al momento dell’indagine e a seguito di eventuali future variazioni di condizioni di carico. Sono state inoltre effettuate analisi modali con lo scopo di studiare la risposta dinamica della struttura tenendo conto della limitazione introdotta dal fatto di aver modellato unicamente un’ala del castello e di aver considerato la presenza delle altre ali solamente attraverso l’imposizione di opportuni vincoli.

Nella costruzione del  modello sono stati utilizzati circa 75000 elementi di tipo brick per la modellazione delle parti in muratura (volte a botte, volte a crociera, colonne e maschi murari), 450 elementi di tipo beam per la modellazione delle travi in legno e in calcestruzzo armato facenti parte delle coperture delle ali e della torre e 400 elementi di tipo truss per la modellazione delle catene presenti all’imposta degli archi dei loggiati.

Al fine di tenere conto della rigidezza nel piano dei tavolati delle coperture pur senza introdurli direttamente nella modellazione, si è optato per l’utilizzo di elementi di tipo link tra i vari nodi facenti parte della struttura portante della copertura.

L’analisi del modello, che consta di circa 95000 nodi,  è stata effettuata su un hardware con  processore Intel Pentium 4 HT da 3GHz e 1Gb di RAM. Lo sparse solver ha portato a termine la risoluzione del sitema composto da circa 300000 equazioni in un tempo di circa 25’.

L’analisi modale, per il calcolo dei primi dieci modi di vibrare della struttura, ha impegnato la macchina per un tempo di  circa 45’.

Particolarmente apprezzata in fase di input è stata la flessibilità delle finestre per l’assegnazione dei carichi di superficie agli elementi brick. L’inserimento dei carichi attraverso formule ha consentito di introdurre con comandi relativamente semplici carichi variabili nello spazio come l’intensità dell’azione del vento, crescente con l’altezza, o il valore del sovraccarico relativo al riempimento delle volte, direttamente collegato alla quota verticale dell’estradosso dei singoli punti della volta, quota variabile tra imposta e chiave.

In fase di output è stato fatto uso intensivo dei sistemi di riferimento locali al fine di presentare i risultati sezionando gli elementi brick facenti parte della struttura con piani di taglio individuati dalle giaciture dei riferimenti locali.

 

 

 

 

Figura 1 Il Castello Visconteo di Pavia

 

Figura 2 Il Castello Visconteo di Pavia

Figura 3 Il cortile interno del Castello

 

Figura 4 L'ala est del Castello dall’esterno

 

 

Figura 5 L'ala est del Castello dall’interno

 

Figura 6 Il portico terreno dell’ala est

 

Figura 7 Il loggiato superiore dell'ala est

 

Figura 8 Vista del modello – lato interno

 

SEGUE LA RELAZIONE TECNICA tenuta a Build UP Expo 2007 da Ing. M. Bruggi