Assessment and reduction of seismic vulnerability of art objects

Favaretto, Tommaso

Diese Dissertation beschäftigt sich mit der äußerst wichtigen Bestimmung und Reduzierung der Gefahr für Kunstobjekt durch Erdbeben. In dieser Arbeit wird ein Ansatz zur Erweiterung der aktuell existierenden italienischen Richtlinien für die Bestimmung und Reduzierung der Anfälligkeit von gemauerten und kulturell als besonders schützenswert eingestuften Konstruktionen bei Erdbeben auf die - in dieser Arbeit behandelten - Kunstobjekte vorgeschlagen. Ein besonderer Fokus in dieser Arbeit wird dabei auf die Verwendung von realistischen mechanischen Modellen für das Verhalten von unterschiedlich in Größe und Form gearteten Kunstobjekten bei dynamischen Einwirkungen gelegt. Diverse Modelle zur Beschreibung einer Starrkörperbewegung werden zusammengetragen und um den Einfluss gleichzeitiger vertikaler Belastung bei unsymmetrischer Geometrie erweitert. Das erarbeitete Modell wird in einer Fallstudie auf den mit kleineren Kunstobjekten versehenen „Sala dell’Ottocento” und den mit großen Statuen ausgestatteten „Galleria dei Prigioni“ der „Galleria dell’Accademia“ in Florenz angewendet. Ein besonderer Fokus wird dabei im Rahmen dieser Arbeit auf die Möglichkeit zur Reduzierung der dynamischen Lasten durch die Verwendung von verschieden gearteten Dämpfersystemen untersucht. Ein für diese Sonderanforderung entwickeltes Dämpfersystem mit zwei konkaven Scheiben zur Isolierung der Skulpturen vom Untergrund wird dabei durch experimentale Untersuchungen in San Diego an der SRMD Einrichtung analysiert, um die dynamische Antwort der verschiedenen betrachteten Systeme beschreiben und modellieren zu können. Die untersuchten Systeme entsprechen ihren Eigenschaften und Abmaßen den Skulpturen von Michelangelo im "Prigioni" und "San Matteo". Abschließend werden anhand des erstellten numerischen Modells alle Möglichkeiten und Vorteile des betrachteten Dämpfersystems untersuchten und dargestellt.

This dissertation deals with the assessment and reduction of seismic vulnerability of art objects, which is a issue of crucial interest at the moment. A proposal of extension of the methodology, applied in the current Italian guidelines for the assessment and mitigation of seismic vulnerability of masonry buildings, belonging to the cultural heritage, is presented in this work. Particular attention is given to the assessment part and description of proper mechanical models for the definition of the dynamic behavior of art objects, such as big statues and small artifacts: rigid body models known from literature are presented and generalized, also including the non traditional aspects of non symmetry of the body and presence of vertical action. The proposed method is practically applied to the case of study of Galleria dell’Accademia in Florence, with attention to the Sala dell’Ottocento, for small artifacts, and to Galleria dei Prigioni, for big statues. On the other hand great importance is given to the mitigation part, with different proposals for reducing the seismic vulnerability: both with quick and low impact solutions and with the introduction of seismic isolation devices. In particular a proposal for an innovative isolation device specifically designed for this application, is presented. The opportunity and advantages of application of this device is investigated with a series of experimental tests carried out at the SRMD facility in San Diego, aimed to study the dynamic response of a system which simulates a sculpture isolated by means of re designed Double Concave Surface Sliders. The samples used in these experimental tests are designed in order to fit the Michelangelo’s sculptures of the Prigioni and the San Matteo. Finally numerical simulations for evaluating the possible benefits of the application of such devices are presented.

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Favaretto, Tommaso: Assessment and reduction of seismic vulnerability of art objects. 2012.

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