Risposta sismica di chiese del mantovano e interventi di rinforzo

Churches represent a class of monumental buildings strongly exposed to seismic risk. With respect to other categories of historical brickwork, they are characterized by a peculiar and complex geometry that makes them more vulnerable. It is possible to recognize local collapse mechanisms, linked to single architectural parts (macroelements), which behave dynamically independently of the rest of the structure. These mechanisms can be traced back to the loss of equilibrium of individual structural portions, subjected to sliding or rotation, rather than to the achievement of material resistance limit values. The object of this dissertation is the study of the seismic response of ten masonry churches located in the province of Mantua, that were hit by the 2012 Northern Italy earthquake. The churches were first modelled and then analysed through the finite element method, using the commercial software Abaqus. The results of the implicit dynamic analyses, compared with in situ surveys, allow us to evaluate the seismic vulnerability of the churches, with reference to the damage suffered and the related collapse mechanisms. The large number of buildings analysed makes possible to draw general conclusions about the seismic response of this type of construction, establishing the geometric and structural characteristics that led to the activation of the collapse mechanisms. In conclusion, different typologies of structural reinforcement have been modelled in order to establish their effectiveness through finite element analyses.

Gli edifici di culto rappresentano una tipologia di edifici monumentali particolarmente esposta al rischio sismico rispetto ad altre tipologie di manufatti storici in muratura a causa della peculiare geometria che li caratterizza. Si possono, infatti, riconoscere meccanismi di collasso locali legati a singole parti architettoniche (macroelementi), che si comportano in maniera dinamicamente indipendente rispetto al resto della fabbrica. Tali meccanismi possono essere ricondotti alla perdita di equilibrio di singole porzioni strutturali, sottoposte a slittamento o rotazione, più che al raggiungimento di valori limite di resistenza dei materiali. Oggetto di questo lavoro è lo studio della risposta sismica di dieci chiese in muratura situate nella provincia di Mantova, danneggiate dal terremoto che ha colpito il Nord Italia nel 2012. Le chiese sono state prima modellate e poi analizzate attraverso il metodo degli elementi finiti, utilizzando il software commerciale Abaqus. I risultati delle analisi dinamiche implicite, confrontati con i rilevamenti in situ, hanno permesso di valutare la vulnerabilità sismica di tali chiese, con riferimento ai danni subiti ed ai relativi meccanismi di collasso. Il campione ampio di edifici analizzati permette di trarre conclusioni di carattere generale in merito alla risposta sismica di questa tipologia costruttiva, stabilendo quali siano le caratteristiche geometriche e strutturali che favoriscono l’attivazione dei meccanismi di collasso. In conclusione, si è valutata l’efficacia dei rinforzi strutturali introdotti per i macroelementi maggiormente danneggiati. In particolare, si sono modellati rinforzi in materiali fibro-rinforzati a matrice polimerica (FRP) applicati alla facciata e alla volta centrale, oltre che rinforzi in acciaio per la torre campanaria.