Numerical interpretation of the evolution of damages on the Basilica of San Francesco, Amatrice, for the effects of main seismic events of 2016

The following work presents a numerical simulation of the church of San Francesco , Amatrice, and subsequent interpretation of the evolution of damages and collapse mechanisms that were caused by the main events of the seismic sequence that had hit the Apennine area of the central Italy in 2016. The study primarily focuses on the Church's response with reference to the two main events: Seismic shocks of 24 August & 30 October 2016. The dynamic, non-linear analysis was performed on the structure using Abaqus CAE 2017 which was intended at simulating the damages and collapse that were observed on the real structure subsequent to the main seismic events. The study also contributes to suggesting preventive interventions / material enhancements that could have either limited or mitigated the damages, thereby, avoiding the global collapse of the Church. In an effort to reciprocate the seismic events, the time-history of the accelerograms recorded at AMT recording station and amplified local accelerogram were considered as seismic input. Furthermore, this study presents simulations of the response of the structure subjected to the main seismic events simulated in a continuous chronological sequence. This study vindicates the application of numerical simulation as an efficient tool for seismic analysis of masonry structures, with the obtained results ranging within the acceptable margin of errors. In addition, the simulations can be used to analyse the proposed interventions, while taking into account the limitations of the software and computational techniques.

In questo lavoro viene presentato uno studio finalizzato all’interpretazione numerica dell’evoluzione dei danni e collassi osservati sulla chiesa di Sant’Francesco di Amatrice, causati dai principali eventi della sequenza sismica che nel 2016 ha colpito l’area appenninica del centro Italia. In particolare, lo studio considera la risposta della Chiesa con riferimento ai due principali eventi: la scossa del 24 agosto e la scossa del 30 ottobre 2016. Le analisi sono state svolte con il software Abaqus ed hanno indagato il comportamento della Chiesa in regime di dinamica non lineare, considerando diversi modelli, da un lato finalizzati a comprendere gli scenari dei danni e collassi osservati a seguito degli eventi principali, dall’altro lato per comprendere se e quali fra gli interventi preventivi di rinforzo/miglioramento materico-strutturale, usualmente impiegati per le costruzioni in muratura, avrebbero potuto limitare i danni, evitando il collasso globale della Chiesa. Nelle analisi numeriche, per simulare le azioni sismiche degli eventi principali che hanno colpito la chiesa, sono stati considerati, come input sismico, le time-history costituite dagli accelerogrammi registrati nella stazione della rete RAN di Amatrice. I risultati dello studio, da un lato hanno evidenziato una buona corrispondenza fra l’evoluzione dei danni reali osservati sulla Chiesa e i danni valutati con le analisi numeriche, dimostrando, così, la validità dei modelli numerici allestiti per le analisi. Dall’altro lato, invece, hanno permesso di evidenziare come solo con la presenza di importati interventi preventivi di rinforzo materico-strutturale si sarebbe potuto evitare il collasso totale della chiesa. Inoltre, il confronto degli scenari di danno, simulati con riferimento all’applicazione dei principali eventi, considerati singolarmente o applicati in sequenza, ha permesso di valutare, per la chiesa, sia il diverso livello di distruttività, rappresentato dai due principali eventi della sequenza del 2016, sia la notevole differenza degli scenari di danno cumulato, associati al diverso ordine di applicazione delle due scosse principali della sequenza.