Comprehensive seismic assessment of a complex historical masonry palace in Piacenza, Italy

This work presents the seismic assessment of a historical building located in Piacenza, Vittorio Emanuele II Hospice. A computational model of the whole building was made using the software Straus7, with the information obtained from field tests and geometrical surveys. A preliminary eigenvalue analysis allowed the identification of potential collapse mechanisms in the building. Non-linear static analysis was performed to obtain capacity curves and deformation modes for each direction under the distributions G1 and G2. Two models were used, with and without considering an effective wall-floor connection. Two non-linear materials were tested, one elasto-plastic with Mohr-Coulomb failure criterion and the other inelastic with maximum stress failure criterion. The capacity curves obtained had a clear maximum and a softening branch. The evaluation of the safety level was done using a forced based method and using the N2 method. The kinematic linear and approach and the kinematic non-linear approach from the italian code were used to assess the seismic safety of two overturning collapse mechanisms. The linear approach considered both mechanisms unsafe whereas the non-linear approach considered them as safe. A new method called Finite Element Upper Bound Limit analysis developed by prof. Milani was applied to obtain the collapse multiplier of a lateral wall of the central wing of the building. A flexural collapse mode shape was obtained with a collapse multiplier higher than the pushover analysis, due to mainly the sliding and interlocking effects that the new method is able to capture.

Questo lavoro presenta la valutazione sismica di un edificio storico situato a Piacenza, l'Hospice Vittorio Emanuele II. Un modello computazionale dell'intero edificio è stato realizzato utilizzando il software Straus7, con le informazioni ottenute da prove sul campo e indagini geometriche. Un'analisi preliminare del l'autovalore ha permesso di identificare i potenziali meccanismi di collasso nel l'edificio. L'analisi statica non lineare è stata utilizzata per ottenere le curve di capacità e la modalità di deformazione dei meccanismi per ciascuna direzione nelle distribuzioni G1 e G2. Sono stati utilizzati due modelli, con e senza considerare un'efficace connessione muro-pavimento. Sono stati testati due materiali non lineari, uno elasto-plastico con criterio di rottura Mohr-Coulomb e l'altro inelastico con criterio di rottura massima. Le curve di capacità ottenute avevano un massimo chiaro e una diramazione di ammorbidimento. La valutazione del livello di sicurezza è stata effettuata utilizzando un metodo basato sulla forza e il metodo N2. Per valutare la sicurezza sismica di due meccanismi di collasso in ribaltamento sono stati utilizzati l'approccio lineare cinematico e l'approccio non lineare cinematico del codice italiano. L'approccio lineare ha considerato entrambi i meccanismi non sicuri, mentre l'approccio non lineare li ha considerati sicuri. Per ottenere il moltiplicatore di collasso di una parete laterale del l'ala centrale del l'edificio è stato applicato un nuovo metodo di analisi, detto Finite Element Upper Bound Limit Analysis, sviluppato dal prof. Milani. Una forma di collasso flesso è stata ottenuta con un moltiplicatore di collasso più alto del l'analisi pushover, dovuto principalmente agli effetti di scorrimento e di interblocco che il nuovo metodo è in grado di catturare.