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Qual è la risposta strutturale degli antichi monumenti megalitici? Come valutarla?
Una metodologia conoscitiva integrata per l'indagine numerica della risposta strutturale dei monumenti megalitici viene proposta in un articolo sul Journal of Cultural Heritage (vol. 41 January–February 2020) da un gruppo di ricerca internazionale di studiosi delle Università di KwaZulu-Natal, (Durban, South Africa), Tecnica ed Ellenica Mediterranea di Creta, e di Malta (Siphesihle Mpho Motsa, Georgios A. Drosopoulos, Maria E. Stavroulaki, Emmanuel Maravelakis, Ruben Paul Borg, Pauline Galea, Sebastiano d’Amico,Georgios E. Stavroulakis).
Lo studio riguarda il tempio centrale della struttura megalitica di Mnajdra, sito archeologico preistorico sull’isola di Malta, patrimonio mondiale dell'Umanità UNESCO, Come altre strutture accomunate dal termine megalitico il monumento risale al Neolitico e viene datato prevalentemente al 4 ° millennio a.C. E’ considerato il più antico esempio di edificio costruito a secco, antecedente anche al celeberrimo cromlech di Stonehenge nel Regno Unito e alla Grande Piramide di Giza in Egitto. Ha una struttura a ferro di cavallo e i due cerchi che lo compongono formano una specie di navata laterale continua occupata da ambienti probabilmente con varia destinazione. Si tratta di grandi blocchi di calcari di Globigerina (Franka), usato negli spazi interni, e di Lower Coralline (Zonqor), per le pareti esterne. Ubicato a picco sulle scogliere in un luogo di incantevole bellezza è uno dei cinque templi meglio conservati dell’isola di Malta. Tuttavia nel 1995, alcune parti sono crollate a causa dell’aumento della pressione di riempimento esercitata sulla parete megalitica dalle forti piogge. Anche le condizioni meteorologiche e climatiche influiscono però negativamente sull’integrità e tenuta strutturale a causa del degrado chimico dei calcari, delle alte temperature, dei venti eccessivi e dell'esposizione alla luce solare con polverizzazione, desquamazione, levigatura e ridimensionamento dei blocchi, alcuni dei quali infestati da crepe e rotture dovute alla rotazione e al collasso di altri vicini o adiacenti.
Le fasi della ricerca e della procedura messa a punto. Innanzitutto la geometria della struttura è stata costruita in ambiente Cad estraendola da una nuvola di punti di una scansione laser terrestre. La geometria è quindi stata importata nel software di analisi strutturale (CAE) dove ha avuto luogo l'indagine numerica delle prestazioni strutturali. Per la stima delle proprietà corrette dei materiali utilizzata nel modello numerico il team ha applicato una procedura e la propone come da adottarsi per successive analisi ai templi vicini e in sistemi strutturali simili costituiti da pietre megalitiche multi-corpo. Essa combina le informazioni ottenute dai test sperimentali di vibrazione ambientale grazie a sensori applicati in situ in varie parti del monumento e l'analisi degli autovalori numerici. Per simulare le reali condizioni di contatto tra le pietre vengono utilizzate interfacce di contatto unilaterali e di attrito. Il modello sviluppato è fortemente non lineare a causa delle interfacce e per tale causa viene adottato per risolvere il problema numerico l'approccio incrementale-iterativo di Newton-Raphson. Una considerazione fondamentale è costituita proprio dalla consapevolezza da parte dell’equipe di ricerca che la variazione delle condizioni di contatto unilaterali e di attrito tra i megaliti nella fase di analisi iniziale può influenzare l'analisi successiva degli autovalori. E’ quindi estremamente importante la corretta considerazione delle condizioni di contatto per definire la risposta della struttura. Dalla corrispondenza nel confronto tra modello numerico e il modello sperimentale delle frequenze naturali ottenute sia dai test che dall'analisi numerica è stato possibile verificare e validare il modello. Una volta verificato le proprietà del materiale e il modello è possibile, come è stato fatto dal team, condurre qualsiasi indagine numerica sofisticata della risposta strutturale del sistema. In questo tipo di analisi possono essere studiati ovviamente gli effetti dell'assestamento differenziale dei supporti attribuibili al movimento sismico o all'indebolimento del suolo sotterraneo.Il vecchio crollo del 1995 è stato simulato e riprodotto dal modello numerico corrispondendo perfettamente al modello di danno del vero crollo.