[es] Desde la antigüedad, los maestros constructores han utilizado el arco como elemento estructural para salvar grandes luces en estructuras de mampostería. En consecuencia, para la conservación del patrimonio arquitectónico es hoy en día de fundamental importancia la correcta verificación estructural de este tipo de elementos. Se ha observado frecuentemente que el desplazamiento de los apoyos es una de las principales causas de daño en arcos de mampostería. De entre las distintas causas que pueden provocar dicho desplazamiento, el deslizamiento de tierras ha recibido poca atención por parte de la comunidad científica. La presente tesis encuentra su motivación en el daño extenso y severo observado en los arcos de las iglesias de mampostería ubicadas en zonas expuestas a deslizamiento de tierras. Este fenómeno produce una combinación de desplazamientos verticales y horizontales, cuyo efecto en el comportamiento estructural de los arcos no ha sido investigado en profundidad, especialmente en lo relativo a grandes desplazamientos. Esta tesis aspira a contribuir al conocimiento del comportamiento mecánico de los arcos de mampostería sometidos a grandes desplazamientos de apoyos, con especial atención a los desplazamientos inclinados. La metodología utilitzada para dicho fin incluye ensayos experimentales y análisis numéricos en un modelo a escala de un arco de mampostería a junta seca. El modelo fue ensayado bajo diferentes combinaciones de desplazamientos horizontales y verticales en uno de sus apoyos. La simulación numérica fue desarrollada en el marco de grandes desplazamientos usando dos métodos numéricos diferentes: un modelo de elementos finitos (FE) y un modelo de bloques rígidos (RB). Los modelos fueron concebidos como un conjunto de dovelas rígidas con infinita resistencia a compresión en el modelo FE y como dovelas infinitamente rígidas en el modelo RB. En ambos modelos la interfaz entre dovelas fue modelada sin resistencia a tracción. Con el objetivo de diseñar la configuración experimental y adquirir una comprensión inicial de la respuesta del arco, se llevaron a cabo simulaciones numéricas preliminares en las cuales se consideró al arco estudiado como una estructura rígida. Para ello en el modelo FE del arco, la rigidez normal de la interfaz fue inicialmente caracterizada con un valor muy elevado. La campaña experimental fue llevada a cabo en modelos a escala 1:10. Los resultados de los ensayos experimentales permitieron, por primera vez en la literatura, un análisis preciso del efecto que tiene la dirección del desplazamiento impuesto en el comportamiento del arco en marco de grandes desplazamientos. La comparaci ón entre los resultados numéricos y experimentales mostró que los modelos numéricos no eran capaces de capturar de manera precisa la respuesta experimental. Para investigar esta discrepancia, se realizó un estudio de sensibilidad relativo al efecto de la rigidez normal de la interfaz sobre las predicciones del modelo FE. Los resultados demostraron que la diferencia entre los resultados numéricos y experimentales se debía a las imperfecciones de las juntas del modelo físico. Como consecuencia, se propuso la inclusión de imperfecciones en el modelo numérico. Para ello se calibró la rigidez normal de la interfaz según los resultados experimentales y el modelo se validó con nuevas simulaciones. Finalmente, con el fin de investigar el efecto de las imperfecciones en la respuesta del arco, se llevó a cabo otro ensayo con el mismo modelo experimental, pero añadiéndole imperfecciones. El ensayo fue simulado con un modelo calibrado FE. Los resultados obtenidos mostraron que las imperfecciones juegan un rol fundamental en la respuesta de arcos a pequeña escala con grandes desplazamientos en los apoyos. Además, la reducción de la rigidez normal de la interfaz con respecto al valor muy elevado inicialmente adoptado demostr ó ser una estrategia efectiva para simular las imperfecciones de los modelos experimentales.

[it] Fin dall'antichità, i maestri costruttori hanno utilizzato gli archi per coprire grandi luci nelle strutture in muratura. Di conseguenza, ad oggi la valutazione della sicurezza di questi elementi strutturali gioca un ruolo fondamentale nella conservazione del patrimonio architettonico. A causa del loro frequente verificarsi, gli spostamenti degli appoggi sono una delle principali fonti di danno per gli archi in muratura. Tra le potenziali cause di questi spostamenti, le frane a cinematica lenta hanno ricevuto pochissima attenzione da parte della comunità scientifica. La presente tesi è motivata dall'osservazione di danni ingenti negli archi di chiese storiche in muratura interessate da frane a cinematica lenta. Questi fenomeni producono una combinazione di spostamenti verticali e orizzontali agli appoggi, il cui effetto sul comportamento strutturale dell'arco non è mai stato studiato a fondo in letteratura, soprattutto nell'ambito di grandi spostamenti. Alla luce di queste osservazioni, questa tesi si propone di fornire una piena comprensione della meccanica degli archi in muratura soggetti a grandi spostamenti degli appoggi, con particolare attenzione agli spostamenti inclinati. La metodologia utilizzata per raggiungere questo obiettivo ha incluso sia prove sperimentali che analisi numeriche su un arco ribassato in muratura di giunti a secco in piccola scala, in cui sono state applicate diverse combinazioni di spostamenti orizzontali e verticali in corrispondenza di un appoggio. Le simulazioni numeriche sono state eseguite nell'ambito dei gradi spostamenti utilizzando due diversi approcci numerici basati su una modellazione ad elementi finiti (FE) ed una modellazione a blocchi rigidi (RB). È stata adottata una strategia di micro-modellazione, in cui l'arco è stato modellato come un assemblaggio di blocchi, molto rigidi e infinitamente resistenti a compressione nel modello FE e infinitamente rigidi nel modello RB. In entrambi i modelli i blocchi erano collegati da interfacce senza resistenza a trazione. Simulazioni numeriche preliminari, finalizzate a progettare il set-up sperimentale e ad acquisire una prima conoscenza della risposta dell'arco, sono state eseguite considerando l'arco come una struttura rigida non resistente a trazione. A tal fine, nel modello FE è stato adottato un valore molto elevato di rigidezza normale delle interfacce. Un'ampia campagna sperimentale è stata eseguita su un modello in scala 1:10 costruito come un assemblaggio a secco di blocchi realizzati con un materiale composito bicomponente. I risultati delle prove sperimentali hanno permesso, per la prima volta in letteratura, di valutare con precisione l'effetto della direzione degli spostamenti imposti sulla risposta dell'arco nell'ambito dei grandi spostamenti. Il confronto tra i risultati numerici e sperimentali ha mostrato che i modelli numerici non erano in grado di cogliere in maniera accurata la risposta sperimentale, specialmente in termini di spostamento ultimo al collasso. Al fine di indagare le ragioni di questa discrepanza, è stata quindi eseguita un'analisi di sensitività relativa all'effetto della rigidezza normale delle interfacce sulle previsioni del modello FE. I risultati hanno dimostrato che la differenza tra risultati numerici e sperimentali poteva essere attribuita alle imperfezioni, e conseguente deformabilità, delle interfacce del modello fisico. Una strategia per includere le imperfezioni nella modellazione numerica, consistente nel calibrare la rigidezza normale delle interfacce sulla base dei risultati sperimentali, è stata quindi proposta e validata attraverso ulteriori simulazioni FE, i cui risultati si sono rivelati in ottimo accordo con le evidenze sperimentali. Infine, per indagare l'effetto delle imperfezioni geometriche sulla risposta dell'arco, è stata eseguita un'ulteriore prova sperimentale su un modello fisico costituito da blocchi dello stesso materiale composito bicomponente che presentavano però più imperfezioni. Al fine di validare ulteriormente la strategia proposta per modellare le imperfezioni, la prova sperimentale è stata simulata utilizzando un modello FE calibrato. Il confronto tra i risultati sperimentali per i due modelli fisici ha mostrato che le imperfezioni giocano un ruolo fondamentale nella risposta di archi in piccola scala a grandi spostamenti degli appoggi. Inoltre, ridurre la normale rigidezza dell'interfaccia rispetto al valore molto alto adottato per modellare interfacce rigide si è rivelata una strategia efficace per simulare la quantità di imperfezioni dei modelli sperimentali