Calibrazione di indicatori sintetici di vulnerabilità e danno di edifici in muratura sulla base delle osservazioni post-sisma Centro Italia 2016

Italy boasts an inestimable cultural heritage, which includes numerous historical centres characterised by unique construction techniques and historical events. However, these centres must deal with seismic risk owing to the moderate seismicity to which the Italian peninsula is subjected. Risk mitigation strategies require an accurate assessment of seismic vulnerability, i.e., the proneness of a building to suffer damage. Masonry buildings within small and medium-sized historic centres are often characterised by poor masonry quality owing to the use of locally available materials, resulting in increased vulnerability and the level of risk they are potentially subject to. Therefore, the development of expeditious strategies for vulnerability analysis of buildings within historic centres needs. The assessment procedures available in literature are based on the analysis of geometric and structural parameters considered to be the cause of seismic damage, based on the observations carried out after the earthquakes which struck Italy at the end of the last century. These parameters require an updating according to the damage scenarios that emerged after the 2016 Central Italy earthquake. Additionally, the seismic behaviour of masonry buildings proved the role of reinforced concrete interventions in determining the damage pattern; thus, the intervention parameter needs to be considered in vulnerability assessments. The objective of this thesis work is, therefore, the development of synthetic seismic damage and vulnerability indexes according to the observation of the real behaviour of buildings, capable of quantifying their state after an earthquake or predicting their proneness to damage. To achieve this, three historical centres in the Umbria-Marches region affected by the 2016 earthquake were identified, of which 334 structural units (SU) were assessed. These centres exhibited homogeneity in construction techniques and interventions following previous earthquakes, but their damage patterns differed owing to varying distances from the epicentre and quality of interventions. Damage data for local collapse mechanisms and vulnerability based on geometric-structural configuration were collected using the MUSE-DV Form. Damages were mostly caused by poor masonry quality or in-plane behaviour, although the seismic response was generally a combination of modes. The damage index for the estimation of the local behaviour of a building was calibrated to be consistent with its global behaviour by considering two of the three historic centres (286 SU), while the third was used to validate the result (58 SU). For the vulnerability, the spread and contribution of each parameter in causing damage were evaluated. The severity of each factor ed to the proposal of a vulnerability index, which was again calibrated on two centres and validated on the third.

L’Italia vanta un patrimonio culturale dal valore inestimabile, che comprende anche numerosi centri storici, in cui si ritrovano tradizioni costruttive e vicende storiche peculiari. Allo stesso tempo, però, questi centri devono fare i conti con il rischio sismico, a causa della moderata sismicità a cui è soggetta la penisola italiana. Le strategie di mitigazione del rischio necessitano di una accurata valutazione di vulnerabilità sismica, ossia la propensione di un edificio o un sistema insediativo a subire un danno. Gli edifici in muratura all’interno di nuclei storici di piccole e medie dimensioni sono spesso caratterizzati da una scarsa qualità muraria, legata all’impiego di materiali disponibili in loco; questo causa un aumento della vulnerabilità e del livello di rischio a cui sono potenzialmente soggetti. È, quindi, necessario mettere a punto delle strategie speditive per l’analisi di vulnerabilità degli edifici nei centri storici, così da indirizzare le strategie di messa in sicurezza. Le valutazioni disponibili in letteratura si basano sull’analisi di parametri geometrici e strutturali ritenuti causa del danno sismico sulla base di osservazioni condotte in occasione dei terremoti avvenuti in Italia alla fine dello scorso secolo. Tali parametri necessitano di essere aggiornati sulla base delle più recenti evidenze, tenendo conto, ad esempio, degli scenari di danno emersi in seguito al sisma Centro Italia 2016. In questa occasione si è, inoltre, ribadito il ruolo degli interventi strutturali pregressi in c.a. nel determinare la risposta degli edifici in muratura, determinando un altro parametro che deve essere considerato nelle valutazioni di vulnerabilità. L’obiettivo del presente lavoro di tesi è quindi la messa a punto di indicatori sintetici di danno e vulnerabilità coerenti con le osservazioni del reale comportamento degli edifici, in grado di quantificarne lo stato dopo un sisma o di determinarne preventivamente la propensione al danno. Per fare questo sono stati identificati tre centri storici in area umbro-marchigiana, colpiti dal sisma del 2016, di cui sono state valutate 334 unità strutturali (US). Questi si caratterizzano per l’omogeneità delle tecniche costruttive e degli interventi subiti in seguito a terremoti precedenti; i quadi di danno sono però differenti, a causa di diversa distanza dall’epicentro e qualità esecutiva degli interventi. I dati di danno per meccanismi locali di collasso e di vulnerabilità per configurazione geometrico-strutturale sono stati raccolti mediante la Scheda MUSE-DV. È emerso che i danni prevalenti sono legati alla scarsa qualità muraria oppure al comportamento nel piano, sebbene la risposta sismica sia in generale legata ad una combinazione di modi. Per definire l’indice di danno è stata valutata la coerenza tra comportamento locale per meccanismi e globale secondo la scala macrosismica di riferimento; è stato quindi proposto un algoritmo coerente con il livello di danno globale sulla base dell’analisi di due dei tre centri storici (286 US), mentre il terzo è stato usato per validare il risultato (58 US). Per la vulnerabilità, sono stati valutati diffusione e contributo nel causare un danno di ciascun parametro nel campione. Questo ha consentito di determinare una gravità per ogni fattore e di giungere al calcolo di un indicatore sintetico, di nuovo calibrato su due centri e validato sul terzo.