A post seismic analysis of the Nepalese Newari dwellings after the 2015 earthquake

In areas affected by earthquakes with high frequency, the local populations developed vernacular building typologies with earthquake resistant features. In Nepal, the main traditional architecture style comes from the Newar ethnic group. The research work is mainly based on the traditional Newari dwelling, a vernacular house with a bearing masonry wall structure. These buildings, that date back to the 13th century, survived undamaged to great earthquakes of the past and are conceived and developed with empirical knowledge on earthquake resistant features. The 25th April 2015 earthquake highlights the weak points of these structures, but there are some examples that show a good behavior after being affected by the seismic action. The main purpose of this thesis is to give an engineered approach to an empirically determined structure, in order to evaluate the earthquake resistant capacity of this building typology. Since there are not specifically developed numerical model on dwellings, it is required to analyze their historical background, the materials employed in the construction and the structural features. A first analysis is based on the damage patterns exposed by the Newari dwellings in the last earthquakes. This step show the large use of masonry and timber. Timber is used in different part of the building: as a reinforcement on the openings, for the roof structure and to maintain the structure sufficiently light on the higher levels. The next step is a numerical analysis on the finite element structural modal of an existing building. That building showed a good global behavior in the last earthquake. Fixing some hypothesis on the material mechanical properties, it is possible do determine the inelastic resources of this building through a static non-linear analysis. The structural model highlight the earthquake resistant capacity of the building and the weak points of the structure.

Nelle aree colpite da terremoti con alta frequenza, le popolazioni locali hanno sviluppato delle tipologie di costruzioni vernacolari che presentano soluzioni costruttive per resistere agli eventi sismici. In Nepal, il principale stile architettonico appartiene al gruppo etnico Newari. Questa tesi è incentrata sullo studio delle abitazioni tradizionali Newari, edifici in muratura. Queste abitazioni, costruite a partire dal tredicesimo secolo, sono sopravvissute a grandi terremoti del passato e sono state concepite sulla base di una conoscenza empirica sulle caratteristiche che permettono a un edificio di resistere a un terremoto. Il terremoto del 25 aprile 2015 ha messo in luce i punti deboli di questa tipologia strutturale, ma ci sono esempi di costruzioni che hanno mostrato un buon comportamento al sisma. Lo scopo principale di questa tesi è dare un approccio ingegnerizzato a un problema strutturale determinato empiricamente, in modo tale da valutare le capacità sismiche di una tipologia strutturale lontana e direttamente non analizzabile. Poichè non esistono modelli numerici specificamente sviluppati per queste abitazioni, è necessario analizzare il contesto storico nel quale sono state costruite, i materiali impiegati e le caratteristiche della struttura. Una prima analisi è basata sui meccanismi di danno esibiti dalle abitazioni Newari nell'ultimo terremoto. Questo passo mostra il largo uso della muratura e del legno. Il legno è utilizzato in diversi componenti della struttura: come un rinforzo in presenza di aperture, per la struttura del tetto e a scopo di allegerimento sulla parte più alta della struttura. Il passo successivo è un'analisi numerica sul modello agli elementi finiti di un edificio esistente che ha mostrato un buon comportamento globale durante l'ultimo sisma. Fatte le opportune ipotesi sulle proprietà meccaniche dei materiali, questa fase è rivolta alla determinazione delle risorse post-elastiche di questo edificio mediante una analisi statica non lineare. La costruzione mostra buone caratteristiche di resistenza al sisma anche dal punto di vista numerico, gli esiti dell'analisi evidenziano i punti critici della struttura.