La punteggiatura in prossimità delle virgolette del discorso diretto è del tutto convenzionale; non ha quasi mai, cioè, una funzione testuale che la motivi. Questo comporta che in questo campo ci siano forti oscillazioni, dovute al gusto dello scrivente e alle convenzioni invalse nel periodo storico. Per questo bisogna essere molto cauti nell'individuare obblighi.
Facendoci guidare dal criterio dell'equilibrio tra chiarezza ed economia di segni, possiamo suggerire i seguenti usi.
1. Nel caso in cui il discorso diretto finisca con un punto esclamativo o interrogativo è bene segnalarlo prima delle virgolette. In questo modo si evita di riferire la domanda alla cornice (come, ad esempio, in: Non sei stanco di dire "Sono stanco"?). Se la frase continua dopo le virgolette, ferma restando la necessità di segnalare il punto emotivo all'interno delle virgolette, è necessario anche inserire la punteggiatura richiesta dopo. Se il discorso diretto non finisce con un punto emotivo e la frase continua dopo le virgolette, qualsiasi segno di punteggiatura può essere messo soltanto una volta dopo le virgolette.
2. Nel caso in cui il discorso diretto finisca con un punto esclamativo o interrogativo e la frase si interrompa dopo le virgolette, è bene segnalare entrambe le funzioni, come nel suo esempio.
3. Se la frase si chiude con la fine del discorso diretto (che non finisce con un punto emotivo), il punto fermo può essere messo una sola volta dopo le virgolette. Non c'è ragione di inserirlo sia dentro che fuori le virgolette, mentre inserirlo soltanto dentro le virgolette non chiarirebbe che esso va riferito a tutta la frase e non soltanto al discorso diretto. Certo, se la frase coincide con il discorso diretto, si può anche scegliere di mettere il punto fermo soltanto dentro le virgolette, ma per omogeneità consiglierei di metterlo sempre soltanto fuori.
Un caso problematico è quello in cui sia il discorso diretto sia la cornice necessitino di un punto emotivo: non sei stanco di chiedere "Mi ami?"?. Per quanto curiosa, questa forma è consigliabile perché chiarisce tutte le funzioni salienti. Si può evitare trasformando il discorso diretto in indiretto: Non sei stanco di chiedermi se ti amo?.
Nel suo esempio 3 si presenta un ulteriore problema: l'interpunzione dell'inciso. In presenza di un inciso ci sono diverse soluzioni possibili; vediamone alcune: 
3a. «Interessante argomentazione», disse con tono solenne. «Sono sicuro...»;
3b. «Interessante argomentazione - disse con tono solenne -. Sono sicuro...»;
3c. «Interessante argomentazione - disse con tono solenne. - Sono sicuro...».
Si noti che la soluzione del suo esempio non è tra quelle che ho suggerito: ha, infatti, il difetto di non segnalare l'interruzione del periodo tra il primo pezzo di discorso diretto e il secondo. Che il periodo si interrompa è, del resto, evidente per via della sintassi. Nelle soluzioni proposte, non a caso, è sempre presente un punto fermo prima del secondo pezzo del discorso diretto.
Una precisazione: i trattini delle proposte 3b e 3c sono da considerarsi lunghi, equivalenti alla sequenza di due trattini corti (--). 
Fabio Ruggiano