Utilize este identificador para referenciar este registo: http://hdl.handle.net/1822/49105

Título2016 Central Italy earthquake: seismic assessment of "Pietro Capuzi" school in Visso (Marche)
Outro(s) título(s)2016 Terramoto da Itália Central: avaliação sísmica da escola "Pietro Capuzi" em Visso (Marche)
Autor(es)Ferrero, Chiara
Orientador(es)Lourenço, Paulo B.
Calderini, Chiara
Data2017
Resumo(s)On August 24th, 2016, an earthquake of magnitude Mw 6.0 hit Central Italy causing almost 300 casualties and widespread damage to the built environment. This event initiated a long seismic sequence, called Amatrice-Norcia-Visso sequence, which stroke four regions (Marche, Lazio, Umbria and Abruzzo) and razed to the ground entire historical villages. Coordinated by the Civil Protection Department, an extensive survey campaign was carried out by the Seismic Engineering Laboratories Network (RELUIS), together with several Italian universities, in order to assess the damage suffered by ordinary buildings and monuments in the areas stricken by earthquakes. A particular attention was devoted to scholastic buildings, due to the social relevance. "Pietro Capuzi" school, object of this thesis, was surveyed by the University of Genoa, which made available all the information collected during this activity, especially in terms of damage suffered by the structure. "Pietro Capuzi" school, built in 1930s, is located in the municipality of Visso, in Marche region, in one of the areas more affected by the seismic events occurred in 2016. The building structure consists of load-bearing masonry walls and different types of horizontal diaphragms, such as lightweight concrete and steel-clay slabs. The school was seriously damaged by the Amatrice-Norcia-Visso seismic sequence. Severe cracks occurred in both masonry piers and spandrels and, in addition, an out-of-plane mechanism was activated in a corner, which led to the partial collapse of masonry walls as well as slabs resting on them. "Pietro Capuzi" school is part of the public buildings permanently monitored by the Seismic Observatory of Structures (OSS). The monitoring system installed in the structure recorded all the seismic events of Amatrice-Norcia-Visso sequence, providing important information about the ground motion as well as the seismic response exhibited by the building. Furthermore, in 2011, as part of the OSS, the school was object of an extensive inspection campaign, which enabled to have detailed information about geometry, construction details and material properties. The detailed documentation available in terms of seismic recordings as well as geometry and material properties made the school an excellent case-study to perform the structural analysis and seismic assessment of an existing building. This thesis addresses the study of the structural behavior of "Pietro Capuzi" school, with a focus on its seismic response. In the first part of the work, a state-of-art relative to in situ testing, dynamic identification and past numerical modeling is presented. Then, the damage suffered by the structure due the recent earthquakes was analyzed. Thanks to the photographic documentation, it was possible to reconstruct the development of the damage state during the entire seismic sequence. Furthermore, the recordings of the seismic events allowed obtaining important information to characterize the seismic response of the structure as well as the ground motion. The second part of the thesis is focused on the creation and calibration of a numerical model of the school. Based on the existing information, a 3D finite element model of the entire building was created in Midas FX+ for DIANA software. Then, a process of model updating was performed based on the results of dynamic identification tests carried out in 2011. Furthermore, it must be noted that a modal identification analysis was also performed, which led to the definition of more possible frequencies, and gave the possibility of visualizing animations of the mode shapes. Soil-structure interaction was also taken into consideration in the model by means of interface elements. The third and last part of the thesis deals with the seismic assessment of the structure. In particular, non-linear static (pushover) and nonlinear time histories (dynamic) analyses were performed. The results were studied in terms of capacity curves, failure mechanisms and damage distribution. The present work was able to create a numerical model calibrated on the basis of experimental results, and perform seismic analyses. According to the results, the model proved to be able to simulate realistically the seismic response exhibited by the building during the past seismic events. In fact, the capacity under horizontal loads estimated from pushover analyses as well as the failure mechanisms obtained from both pushover and time history analyses are consistent with the response observed in the structure. Nevertheless, due to the complexity of the finite element model, seismic analyses required a significant computational effort as well as long time to run each of them. For these reasons, subsequent analyses could be performed to fully characterize the seismic performance of the building.
Em 24 de agosto de 2016, um sismo de magnitude Mw 6.0 atingiu a Itália Central causando quase 300 mortos e dano generalizado ao ambiente construído. Este evento iniciou uma longa sequência sísmica, denominada Amatrice-Norcia-Visso, que atingiu quatro regiões italianas (Marché, Lázio, Úmbria e Abruzos) e arrasou diversas aldeias históricas. Coordenada pelo Departamento de Proteção Civil, uma investigação detalhada foi realizada pela Rede de Laboratórios de Engenharia Sísmica (RELUIS), juntamente com diversas universidades italianas, para avaliar os danos nas habitações e monumentos nas áreas atingidas pelos sismos. Uma atenção especial foi dedicada aos edifícios escolares, devido à relevância social. A escola "Pietro Capuzi", objeto desta tese, foi analisada pela Universidade de Génova, que disponibilizou toda a informação coletada durante esta atividade, especialmente em termos de danos sofridos pela estrutura. A escola "Pietro Capuzi", construída na década de 1930, está localizada no município de Visso, na região de Marché, numa das áreas mais afetadas pelos eventos sísmicos ocorridos em 2016. A estrutura do edifício consiste em paredes de alvenaria resistente e diferentes tipos de diafragmas horizontais, como lajes aligeiradas de betão e lajes mistas aço-blocos cerâmicos. A escola foi gravemente danificada pela sequência sísmica Amatrice-Norcia-Visso. Fendas severas ocorreram tanto em nembos como padieiras de alvenaria e, além disso, foram ativados mecanismos fora do plano numa esquina, o que levou ao colapso parcial de paredes de alvenaria, assim como das lajes que se apoiavam nesta paredes. A escola "Pietro Capuzi" faz parte dos edifícios públicos permanentemente monitorizados pelo Observatório de Estruturas Sísmicas (OSS). O sistema de monitorização instalado na estrutura registou todos os eventos sísmicos da sequência Amatrice- Norcia-Visso, fornecendo informações importantes sobre o movimento do solo, bem como a resposta sísmica exibida pelo edifício. Além disso, em 2011, como parte do OSS, a escola foi objeto de uma extensa campanha de inspeção, que permitiu ter informações detalhadas sobre a geometria, detalhes de construção e propriedades dos materiais. A documentação detalhada disponível em termos de registos sísmicas, bem como da geometria e propriedades dos materiais, fez da escola um excelente caso de estudo para realizar a análise estrutural e a avaliação sísmica de um edifício existente.Esta tese de mestrado aborda o estudo do comportamento estrutural da escola "Pietro Capuzi", com enfoque na sua resposta sísmica. Na primeira parte do trabalho, apresenta-se um estado do conhecimento relativo aos ensaios in situ, identificação dinâmica e modelação numérica na bibliografia. Os danos sofridos pela estrutura devido aos recentes terremotos foram analisados. Graças à documentação fotográfica, foi possível reconstruir o desenvolvimento do estado de dano durante a sequência sísmica. Além disso, os registos dos eventos sísmicos permitiram obter informações importantes para caracterizar a resposta sísmica da estrutura, bem como o movimento do solo. A segunda parte da tese está focada na criação e calibração de um modelo numérico da escola. Com base nas informações existentes, um modelo 3D de elementos finitos do edifício foi criado no programa Midas FX+ para o programa DIANA. Em seguida, um processo de atualização do modelo foi realizado com base nos resultados dos ensaios de identificação dinâmica realizados em 2011. Além disso, deve notar-se que uma análise complementar dos registos de identificação modal também foi realizada, o que levou à definição de mais frequências possíveis e permitiu visualizar animações das formas modais. A interação solo estrutura também foi tomada em consideração no modelo por meio de elementos de interface. A terceira e última parte da tese trata da avaliação sísmica da estrutura. Em particular, realizaram-se análises estáticas não lineares (pushover) e análises dinâmicas não-lineares com integração mo tempo. Os resultados foram estudados em termos de curvas de capacidade, mecanismos de rotura e distribuição de danos. O presente trabalho foi capaz de criar um modelo numérico calibrado com base em resultados experimentais e realizar análises sísmicas. De acordo com os resultados, o modelo provou ser capaz de simular de forma realista a resposta sísmica exibida pelo edifício durante os eventos sísmicos passados. De facto, a capacidade estimada sob ações horizontais, a partir de análises pushover, bem como os mecanismos de rotura obtidos a partir das análises pushover e com integração no tempo são consistentes com a resposta observada na estrutura. No entanto, devido à complexidade do modelo de elementos finitos, as análises sísmicas exigiram um esforço computacional significativo, bem como um tempo de análise importante para executar cada um deles. Por estas razões, análises subsequentes poderiam ser realizadas para caracterizar com mais detalhe o desempenho sísmico do edifício.
TipomasterThesis
DescriçãoDissertação de mestrado em Structural Analysis of Monuments and Historical Constructions
URIhttp://hdl.handle.net/1822/49105
AcessoembargoedAccess (3 Years)
Aparece nas coleções:BUM - Dissertações de Mestrado

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