Seismic analysis for preservation of ancient columns in Pompei

The city of Pompei stands as an extraordinary testament to ancient history, development of civilization, and architecture. The thesis highlights initial investigations into 3D modeling of cultural heritage buildings and their application for structural analysis, focusing on seismic challenges faced by structures in Pompei as a prototype applicable to various archeological assets. It outlines challenges in heritage preservation due to limited data and the need to avoid invasive testing methods and provides insight into the Guidelines defined by the Italian Ministry for Cultural Heritage for the seismic protection of listed assets. The case study examines "Casa Di Arianna" in Regio VII of Pompei, detailing building identification, geometric description, material assessment, and seismic risk evaluation, particularly focusing on the columns in the central peristyle. Advancements in Historical Building Information Modeling (HBIM) are emphasized, aiding conservation through 3D modeling of geometrically complex structures. Structural modeling of ancient columns is performed for the case of dynamic behavior under seismic loads, accounting for geometrical properties and material decay. Following the definition of the response spectrum for the site, the analysis begins with static and modal analyses to assess the main characteristics of seismic behavior; the seismic response is then analyzed in the presence of no-tension joints, including the contribution of vertical acceleration, and determining the capacity limits by means of simplified approaches and with a pushover analysis. Interventions are proposed as countermeasures for anticipated structural failures.

La città di Pompei rappresenta una straordinaria testimonianza della storia antica, dello sviluppo della civiltà e dell'architettura. La tesi evidenzia le indagini iniziali sulla modellazione 3D degli edifici del patrimonio culturale e la loro applicazione per l'analisi strutturale, concentrandosi sulle difficoltà legate al terremoto affrontate dalle strutture di Pompei, considerate come prototipo applicabile a vari beni archeologici. La tesi delinea le sfide nella conservazione del patrimonio dovute a dati limitati e alla necessità di evitare metodi diagnostici invasivi ed esamina le Linee Guida proposte dal Ministero della Cultura per la protezione sismica dei beni culturali. Il caso studio esamina la "Casa Di Arianna" nella Regio VII di Pompei, dettagliando l'identificazione dell'edificio, la descrizione geometrica, la valutazione dei materiali e la valutazione del rischio sismico, concentrandosi in particolare sulle colonne del peristilio centrale. Vengono sottolineati i progressi nello Historical Building Information Modeling (HBIM), che contribuiscono alla conservazione attraverso la modellazione 3D di strutture di geometria complessa. La modellazione strutturale delle colonne antiche è svolta per il caso del comportamento dinamico sotto carichi sismici, tenendo conto delle proprietà geometriche e del decadimento del materiale. Dopo aver definito lo spettro di risposta per il sito, lo studio inizia con analisi statiche e modali per inquadrare il comportamento sismico. La risposta sismica è poi analizzata nell’ipotesi di giunzioni non resistenti a trazione, includendo la componente di accelerazione verticale e determinando i limiti di capacità per mezzo di sia di analisi semplificate che in condizion di pushover. Sono quindi individuati interventi proponibili come contromisura alle possibili situazioni di crisi.