Metodi speditivi per la valutazione della vulnerabilità sismica del costruito storico: approccio all'incertezza nelle forme di aggregazione complessa a diversa scala

The prediction of the impact an earthquake could have on existing buildings requires the knowledge of their dynamic behaviour. The procedure to be adopted for this purpose is quite complex and onerous in terms of costs, time and implementation, especially if the study concerns territorial areas rather than single buildings. The definition of methodologies aimed at respecting the principles of economic sustainability and preserving human life and architectural heritage is of paramount importance to assess seismic vulnerability using available resources. This work aims at developing useful procedures for uncertainties reduction and reliability assessment of available information, a key phase in the study of aggregate buildings at different scales and particularly of existing masonry structures. For this purpose, vulnerability studies cannot ignore building knowledge and the consequent achieved level of information, which is closely related to the scale of analysis. The increase of the latter entails the decrease of accuracy and quality (reliability) of available data, which are often uncertain. At the same time, it is not economically viable to fill these gaps using traditional approaches which require the execution of complete on-site surveys. The aims of this research thesis are to maximize the benefits deriving from the analysis of available building information and to give a contribution to the advancement of existing seismic vulnerability approaches, adopting either parametric or probabilistic procedures. Data collection and analysis are implemented in databases and geographic information systems aimed at processing already available data, recorded for different purposes. Procedures for assessing seismic vulnerability on an urban scale are defined adopting mechanical approaches on an analytical basis (fragility curves), in which data uncertainty is overcome through the use of deterministic (parametric) or probabilistic (definition of unknown data from certain ones) approaches. An in-depth analysis at a more detailed scale is also provided: the aim, in this case, is to identify suitable methods to represent the boundary conditions of aggregate building portions to be adopted in seismic analysis in a simplified way. The whole methodological process is then applied to several case studies characterized by different morphology, typology and seismicity (Timisoara (RO) historical centre, small historical centres in L’Aquila province –IT-, listed buildings in Verona, Vicenza and Rovigo provinces –IT-, churches damaged by the 2012 earthquakes in Emilia Romagna and Veneto regions –IT-) selected in order to validate and calibrate the implemented procedures on heterogeneous contexts.

La previsione dell’impatto causato da un evento sismico in termini di effetti sulle costruzioni esistenti in una data area richiede la conoscenza del comportamento dinamico che tali strutture possono manifestare. La procedura da adottare risulta particolarmente complessa e ancor più onerosa in termini economici, di tempo e operativi, se lo studio è riferito a interi complessi costruttivi e non a singoli edifici. La definizione di percorsi metodologici che mirino al rispetto del principio di sostenibilità economica, oltre a quello di salvaguardia della vita umana e di preservazione nonché tutela del patrimonio è prerogativa necessaria per uno studio di vulnerabilità sismica adeguato alle risorse disponibili. Il presente lavoro di tesi si pone l’obiettivo di sviluppare procedure utili alla riduzione e gestione dell’incertezza, oltre alla valutazione dell’affidabilità dell’informazione insita nello studio di forme di aggregazione complessa a diversa scala, con particolare riferimento alle costruzioni esistenti in aggregato in muratura. A tal fine, lo studio della vulnerabilità non può prescindere dalla conoscenza del costruito, in cui il livello di informazione è strettamente legato all’estensione della scala di analisi. L’aumento della scala si traduce in una diminuzione nel dettaglio e qualità (attendibilità) dei dati disponibili allo studio, che risultano spesso caratterizzati da incertezza. Al contempo, non è economicamente sostenibile perseguire azioni finalizzate a colmare tali lacune attraverso l’adozione di approcci tradizionali, che richiedano l’esecuzione di completi rilievi in sito. L’elaborato di tesi si propone quindi di trarre il massimo profitto dallo studio e dalla messa a sistema di informazioni sul costruito già disponibili, e al contempo di individuare strategie finalizzate a colmare approcci metodologici lacunosi affrontando lo studio da un punto di vista parametrico o probabilistico. Si persegue quindi l’adozione di procedure di analisi dei dati in forma aggregata e di utilizzo di strumenti informativi geografici e database finalizzate all’analisi di informazioni già a disposizione sul costruito ma raccolte con finalità diverse dallo studio di vulnerabilità su scala territoriale. Viene posta l’attenzione alla definizione di procedure per la valutazione della vulnerabilità su ampia scala che adottino approcci meccanici di tipo analitico attraverso curve di fragilità del costruito, in cui l’attenzione sia posta in primis alla gestione dell’incertezza insita nei dati allo studio, superata attraverso l’utilizzo di approcci deterministici (parametrici) o probabilistici (definizione di dati non noti a partire da altri noti). Un approfondimento ad una scala di maggior dettaglio viene inoltre fornito al fine di individuare idonee modalità di rappresentazione semplificata delle condizioni al contorno nell’analisi sismica di porzioni di edificio in contesto aggregato. L’intero percorso proposto è integrato con applicazioni a casi studio diversi per morfologia, tipologia e sismicità (centro storico di Timisoara –RO-, borghi minori in provincia de L’Aquila, beni tutelati presso le provincie di Verona, Vicenza e Rovigo, chiese colpite dagli eventi sismici del 2012 in Emilia Romagna e Veneto) appositamente selezionati al fine di validare e calibrare le procedure adottate su contesti eterogenei.