Simplified Seismic Vulnerability Assessment of Medieval Masonry Churches

The meaningful seismic events occurred in Italy in the last decades showed the high vulnerability of monumental buildings and in particular of churches. In order to preserve such a precious heritage, operations aimed at the seismic risk mitigation based on the definition of suitable vulnerability assessment procedure are necessary. The high hazard of the Italian Peninsula and the huge amount of ecclesiastic buildings located in the exposed territories, stress the need to face the problem with innovative large-scale approaches. In this study, an architectural-engineering integrated procedure for the seismic assessment of existing masonry churches at a regional scale is proposed. Based on accurate historical investigation of typical Abruzzi churches, a typological characterization has been established, aimed at recognizing the common geometrical and constructive features of two types of medieval churches widespread in this area. Then, a numerical analysis has been carried out. In particular, by assuming simplified modelling hypotheses, two FE models representative of significant real cases have been implemented in Abaqus. By the elastic analyses, the main collapse mechanisms and the corresponding activation seismic accelerations have been determined. The obtained outcomes show an acceptable correspondence with the actual seismic damage revealed on similar churches in the aftermath of last seismic events, corroborating the reliability of the adopted integrated approach

Seismic vulnerability assessment of masonry churches: definition of retrofitting strategies through simplified methods

La conoscenza del livello di rischio sismico a cui è soggetto il patrimonio edilizio esistente rappresenta un problema fondamentale per la sua conservazione e per la sua fruizione in condizioni di sicurezza. Questo concetto assume uno spessore notevole in territori, come quello italiano, caratterizzati da una notevole pericolosità sismica. Gli scenari di danno osservati in Italia a seguito degli ultimi terremoti (Friuli, 1996; Umbria e Marche, 1998; Molise, 2002; L’Aquila, 2009; Emilia, 2012 ; Italia Centrale, 2016) hanno messo in luce l'effettiva vulnerabilità delle costruzioni storiche in muratura e la necessità di promuovere opportune strategie di prevenzione volte alla mitigazione del rischio sismico. La presente memoria propone una procedura semplificata, applicabile a larga scala su popolazioni omogenee di chiese, definita attraverso i dati raccolti nel territorio della Provincia de L’Aquila in seguito all’evento sismico del 2009. Tale procedura, basata sull’approccio cinematico lineare, è finalizzata all’identificazione di meccanismi cinematicamente ammissibili e alla verifica della capacità degli stessi in termini di accelerazioni resistenti. Per ogni cinematismo individuato è stata quindi valutata l'efficacia strutturale di possibili interventi di miglioramento sismico in termini di variazione del rapporto tra domanda sismica e capacità strutturale

Caratterizzazione tipologico-strutturale e valutazione della vulnerabilità sismica degli edifici in cemento armato della Provincia di Caserta attraverso i parametri della scheda CARTIS

La valutazione del rischio sismico del patrimonio edilizio esistente rappresenta una questione di fondamentale importanza in Italia. Tale problema è rilevante non solo per gli edifici storici ma anche per gli edifici in cemento armato, molto spesso datati e caratterizzati da carenze strutturali connesse all’assenza di precisi criteri di progettazione antisismica. Attraverso una lettura critica dei dati raccolti mediante la compilazione della scheda CARTIS (sviluppata nell’ambito del progetto ReLUIS), la presente memoria si propone di indagare il patrimonio edilizio della Provincia di Caserta, individuando i principali caratteri tipologico- strutturali delle costruzioni in cemento armato (CAR) rilevate nel territorio. La memoria propone inoltre una metodologia semplificata finalizzata alla valutazione della vulnerabilità sismica delle tipologie CAR individuate. Tale metodologia è stata sviluppata dal gruppo di ricerca per lo studio delle scuole in cemento armato della Provincia di Caserta ed è stata riadattata all’edilizia ordinaria sulla base dei dati forniti dalla scheda CARTIS. La valutazione della vulnerabilità è stata quindi condotta attraverso una procedura multi-step, considerando parametri strutturali ritenuti significativi ed associando ad ogni tipologia individuata una specifica classe di vulnerabilità

Caratterizzazione tipologico-strutturale e valutazione della vulnerabilità sismica dell'edificato ordinario in muratura della Provincia di Caserta attraverso i parametri della scheda CARTIS

La valutazione del rischio sismico del patrimonio edilizio esistente in muratura rappresenta una questione di fondamentale importanza in Italia, in considerazione dell’elevata pericolosità sismica del territorio e della grande densità di edifici collocati nelle aree esposte. La complessità del problema e l’insufficienza di informazioni reperibili a livello nazionale comportano notevoli incertezze nella stima della vulnerabilità sismica di tali strutture e nella valutazione del rischio a cui le stesse risultano esposte. Attraverso una lettura critica dei dati raccolti mediante la compilazione della scheda CARTIS (sviluppata nell’ambito del progetto ReLUIS), la presente memoria si propone di indagare il patrimonio edilizio della Provincia di Caserta, individuando i principali caratteri tipologico- strutturali delle costruzioni in muratura (MUR) rilevate nel territorio, considerando la frequenza di parametri ritenuti significativi. La memoria presenta inoltre un modello predittivo finalizzato alla valutazione della vulnerabilità sismica delle tipologie MUR più ricorrenti, calibrato sulla base delle indagini territoriali condotte in seguito ad aventi sismici del passato e riadattato sulla base dei dati forniti dalla scheda CARTIS. I valori di vulnerabilità associati a ciascuna tipologia potranno essere quindi utilizzati per definire possibili scenari di danno indotti da terremoti di differenti intensità sulle tipologie di edifici in oggetto

Simplified Assessment of the Seismic Vulnerability of Churches After the 2009 L’Aquila Earthquake

The Italian cultural heritage is made of a large number of valuable historical masonry constructions characterized by several chronological, typological, constructive and structural peculiarities. Old masonry churches surely are the most important asset of this heritage. Lessons learnt from past earthquakes emphasize the necessity to establish effective methodologies for the seismic vulnerability assessment at large scale and for defining possible risk mitigation strategies. Based on this premise, this paper aims at calibrating a procedure for assessing a vulnerability index of churches. This procedure is based on the damage provoked by the 2009 L’Aquila Earthquake, with particular reference to three nave churches located in Sulmona-Valva and L’Aquila Dioceses in Abruzzi. In a first step, the damage scenario provoked by the considered event is presented in terms of Damage Probability Matrices. Then, a procedure for assessing the expected damage is properly calibrated in order to reproduce the real damage scenarios observed on the churches under investigation. After its calibration, the model is applied to define suitable fragility curves

Simplified Seismic Vulnerability Assessment of Medieval Masonry Churches

The meaningful seismic events occurred in Italy in the last decades showed the high vulnerability of monumental buildings and in particular of churches. In order to preserve such a precious heritage, operations aimed at the seismic risk mitigation based on the definition of suitable vulnerability assessment procedure are necessary. The high hazard of the Italian Peninsula and the huge amount of ecclesiastic buildings located in the exposed territories, stress the need to face the problem with innovative large-scale approaches. In this study, an architectural-engineering integrated procedure for the seismic assessment of existing masonry churches at a regional scale is proposed. Based on accurate historical investigation of typical Abruzzi churches, a typological characterization has been established, aimed at recognizing the common geometrical and constructive features of two types of medieval churches widespread in this area. Then, a numerical analysis has been carried out. In particular, by assuming simplified modelling hypotheses, two FE models representative of significant real cases have been implemented in Abaqus. By the elastic analyses, the main collapse mechanisms and the corresponding activation seismic accelerations have been determined. The obtained outcomes show an acceptable correspondence with the actual seismic damage revealed on similar churches in the aftermath of last seismic events, corroborating the reliability of the adopted integrated approach

Kinematic Approach for Seismic Vulnerability Assessment of Masonry Churches

The application of reliable predictive methods for the seismic vulnerability assessment of historical buildings represents a challenging issue in the process of risk mitigation at regional/national scale, in order to undertake appropriate strategies aimed at achieving acceptable safety levels. For the application of such policies, the availability of adequate procedures for the correct evaluation of the seismic risk of specific assets, like churches, is a fundamental topic of investigation. In this paper, a simple procedure based on the linear and non-linear kinematic approach is applied to evaluate the seismic capacity of masonry churches, both in terms of spectral acceleration and spectral displacement. To check the reliability of such a procedure, the obtained results have been compared with the damage scenario observed on a population of churches analysed by the research group in the aftermath of the 2009 L’Aquila earthquake