Evaluation of an in-plane stiffening technique for ancient timber floors.

Commonly used methods to improve seismic response of ancient masonry building often imply economic burdens and this is the context of this thesis which aims at testing the efficiency of a strengthening technique in ancient timber floors in order to evaluate its potential utility to improve structures response, by exploiting more economical means in terms of materials and labour. According to the materials and construction techniques dating back to the middle 1700 in Lisbon, two timber plates were built by accurately reproducing the past conditions: one plate was strengthened with steel smooth nails for each connection between board and joist. The technique efficiency was evaluated by submitting both the plates to an in-plane cyclic load and a monotonic load at the Structures and Strength of Materials laboratory of IST Civil Engineering Department in Lisbon. Both the plates were vertically placed in a steel frame and fixed at the base, while an in-plane load was horizontally applied to the top of each specimen and a system was placed on the top border to prevent out-of-plane displacements. The harvested results allowed to calculate flexural and shear stiffness parameters and their evolution during the load cycles. By comparing the obtained data, it is possible to conclude that the evaluated technique was not efficient for what concerns the in-plane stiffness of the plate and that no technological benefit can be expected. Both results and data obtained will be valuable for the future works, for the calibration of the formulae to estimate related parameters and for improving the ancient masonry building modelling in design software

Valutazione dell'efficienza di una tecnica di irrigidimento nel piano per antichi solai in legno. I comuni metodi di miglioramento e adeguamento sismico di datati edifici in muratura spesso implicano impegni economici rilevanti ed è in questo contesto che si inserisce il presente lavoro di tesi, il cui scopo è testare l’efficienza di una tecnica di irrigidimento del solaio in legno che sia potenzialmente utile per migliorare la risposta strutturale dell’edificio, e che, allo stesso tempo, comporti costi esigui sia in termini di materiali che di manodopera. Riproducendo fedelmente i solai originali presenti negli edifici antichi di Lisbona con l’impiego di materiali e tecnica costruttiva utilizzate nella metà del 1700, sono state costruite due piastre in legno, di cui una è stata rinforzata con due chiodi lisci in acciaio moderno per ogni connessione tra assito e trave, seguendo un pattern appositamente pensato. L’efficienza di questa tecnica è stata valutata sottoponendo le piastre ad una prova ciclica ed una prova monotona presso il laboratorio di Strutture e Resistenza dei Materiali del Dipartimento di Ingegneria Civile dell’IST di Lisbona. Le piastre sono state poste verticalmente in un telaio in acciaio, incastrate alla base e il carico è stato applicato orizzontalmente nel piano, ad una delle due estremità superiori. Con l’obiettivo di ottenere spostamenti unicamente nel piano, è stato realizzato un pattino per il bordo superiore libero. I risultati raccolti dalle prove in termini di forze e spostamenti hanno permesso di ricavare i parametri di rigidezza flessionale e di taglio e la loro evoluzione conseguente a cicli di carico e scarico. Tuttavia, dal confronto dei dati ottenuti si può concludere che la tecnica valutata non si è rivelata efficiente per quanto riguarda l’irrigidimento nel piano della piastra e non presenta dunque benefici per applicazioni pratiche. I risultati raccolti e i dati ricavati potranno avere comunque valore per gli esperimenti futuri, per la calibrazione delle formule di stima dei relativi parametri e per affinare la modellazione strutturale di antichi edifici in muratura con solai in legno.