Seismic strengthening of historical masonry building in the alpine region

This work of thesis, is aimed at studying the seismic response of some of the most important buildings in and around Valchiavenna; in order to analyze the structures, the data of geometric reliefs, more or less recent, available in the municipal archives or from professional figures of the territory. This type of information has always been supplemented with personal surveys, in order to document the status of places with images and measurements focused on particular elements. Particular attention has been paid to determining the structural characteristics of each building, especially important details such as the thickness of vaults, floors and walls. 3D modeling with Abaqus software allowed to examine buildings in their entirety, thus helping us to grasp the interactions between the various parts of the structures, highlighting where are the less vulnerable areas and where the weaker. In order to provide a complete view of the consequences of a seismic event in the analyzed buildings, an earthquake with a PGA of 0.15g was imposed. The results obtained were then compared with those generated by a reinforcement proposal made for each building. The solutions available could have been of various kinds: for some buildings, it was preferred to opt for a less invasive consolidation technique (considered also the greater historical value of the buildings) such as the injection of binder mixtures according to the prescriptions of the NTCs; in the buildings of the historical village of Savogno it was preferred to adopt a different technique, carbon fibre reinforcements were used, applied directly in the areas that required greater resistance. Subsequently, this type of structural reinforcement was integrated with the application of metal tie rods, positioned in order to reduce the perceived displacement of the different parts of the structure and further limit damages. The results obtained, showed a significant reduction of the residual deformations in the structure, and in damages caused by a seismic event of equal intensity, compared with what acted on the non-reinforced structure.

La tesi in oggetto è volta allo studio della risposta sismica di alcuni tra i più importanti edifici della Valchiavenna e dintorni; al fine di analizzare le strutture, sono stati reperiti i dati di rilievi geometrici, più o meno recenti, disponibili negli archivi comunali o presso professionisti del territorio. Questo tipo di informazioni è sempre stato integrato con rilievi svolti di persona, al fine di documentare con immagini e misurazioni mirate lo stato dei luoghi. Particolare attenzione è stata posta nella determinazione delle caratteristiche strutturali di ogni edificio con un occhio di riguardo verso dettagli importanti quali spessori di volte, solai e pareti. La modellazione 3D con il software Abaqus ha consentito di esaminare gli edifici nella loro interezza andando così a cogliere le interazioni tra le varie parti delle strutture evidenziando poi quali fossero le zone meno vulnerabili e dove quelle più deboli. Al fine di fornire una visione completa delle conseguenze di un evento sismico negli edifici analizzati, è stato imposto un terremoto con un PGA di 0.15g. I risultati ottenuti sono poi stati confrontati con quelli generati da una proposta di rinforzo eseguita per ogni edificio. Le soluzioni adottabili sarebbero potute essere di vario genere: per alcuni edifici, si è preferito optare per una tecnica di consolidamento meno invasiva (visto anche il maggior pregio storico degli edifici) quale l’iniezione di miscele leganti secondo quanto prescritto dalle NTC; negli edifici del nucleo storico di Savogno si è preferito invece adottare una tecnica differente, sono state utilizzate strisce in fibra di carbonio applicati direttamente nelle zone che richiedevano una maggiore resistenza. Successivamente questo tipo di rinforzo strutturale è stato integrato con l’applicazione di tiranti metallici, posizionati con lo scopo di ridurre gli spostamenti percepiti dalle diverse parti di struttura e limitare ulteriormente i danni. I risultati ottenuti hanno mostrato una riduzione significativa delle deformazioni residue nella struttura e dei danni, generati a seguito di un evento sismico di pari intensità rispetto a quello agente sulla struttura non rinforzata.