Seismic evaluation ofan unreinforced historic masonry structure

Masonry constructions represent a significant portion of building stocks in many seismic regions around the world. The seismic response depends on the singularities of construction techniques and materials. The building vulnerability categorization by the European Macroseismic Scale (EMS-98) state that the Unreinforced Masonry (URM) typologies present the greatest seismic vulnerability. Masonry buildings suffer a great deal of damage during earthquakes, leading to significant loss of lives. Almost 75% of the fatalities, attributed to earthquake in the last century is caused by collapse of buildings of which the greatest portion is due to collapse of masonry buildings. On the other hand, a cursory glance through the literature on earthquake resistant structures reveals that a bulk of research efforts is on RC structures. Clearly there is a great need to expend more effort in understanding masonry buildings subjected to earthquake. The seismic assessment of unreinforced masonry structures is a complex task. The complexity arises due to the material particularities, construction techniques and loading variability characteristics. Modeling these uncertainties has a significant influence on the estimation of the global behavior of a masonry building. According to the existing technical codes and guidelines, various methods for the seismic assessment of historical buildings exist. They range from simplified models to equivalent frames, up to detailed finite element models. The main aim of this thesis is to study the seismic behavior of unreinforced masonary structure using non linear static analysis. In this work the attention is focused on an intermediate approach, the nonlinear static analysis of equivalent frame models. This method is able to give a measure of the response of the structure but at the same time it is simple to implement.In particular ,its application with the code MidasGen is presented. In the second part of the work ,this approach is applied to a façade of an historical building in L’Aquila..The considered building is the San Filippo Neri block ,located at a short distance from the city center of L’Aquila. To achieve the above objectives we carry out a model seismic evaluation case study of an existing URM building in L’Aquila,Italy using Equivalent Frame Method followed by pushover analysis.

Le costruzioni in muratura rappresentano una porzione significativa degli edifici presenti in molte regioni sismiche di tutto il mondo. La risposta sismica dipende dalle singolarità delle tecniche costruttive e dei materiali. La categorizzazione della vulnerabilità dell'edificio da parte dello Scala Macrosismica Europea (EMS-98) dichiara che le tipologie di muratura non rinforzata (URM) presentano la maggiore vulnerabilità sismica. Gli edifici in muratura soffrono un elevato livello di danno durante i terremoti, provocando una forte perdita di vite umane. Quasi il 75% dei decessi, attribuiti al terremoto nel secolo scorso è stato causato dal crollo di edifici in cui la porzione più grande è dovuta al crollo di edifici in muratura. Ciò nonostante, uno sguardo superficiale attraverso la letteratura relativa a strutture antisismiche rivela che un grande sforzo di ricerca viene dedicato alle sole strutture in cemento armato. Chiaramente c'è un grande bisogno di spendere più sforzo nel capire il comportamento degli edifici in muratura sotto l’azione sismica. La valutazione sismica di strutture in muratura non rinforzate è un compito complesso. La complessità si pone a causa delle particolarità dei materiali, delle tecniche costruttive e delle caratteristiche di variabilità di carico. La modellazione di queste incertezze ha una notevole influenza sulla stima del comportamento globale di un edificio in muratura. Secondo i codici tecnici esistenti e le linee guida, esistono vari metodi per la valutazione sismica di edifici storici. Si va da modelli semplificati a telai equivalenti, fino a modelli dettagliati ad elementi finiti. L'obiettivo principale di questa tesi è quello di studiare il comportamento sismico di una struttura in muratura non rinforzata utilizzando un’analisi statica non lineare. In questo lavoro l'attenzione è focalizzata su un approccio intermedio, l'analisi statica non lineare di modelli a telaio equivalente. Questo metodo è in grado di dare una misura della risposta della struttura, ma allo stesso tempo è semplice da implementare. In particolare, la sua applicazione con il codice MidasGen viene presentata. Nella seconda parte del lavoro, questo approccio viene applicato a una facciata di un edificio storico situato a L'Aquila. L’edificio considerato è il blocco di San Filippo Neri, che si trova a breve distanza dal centro della città di L'Aquila. Per conseguire gli obiettivi di cui sopra è stato effettuato un caso di studio con modello di valutazione sismica di un edificio URM esistente a L'Aquila (Italia) utilizzando il metodo a telaio equivalente seguito da un’analisi pushover.