Structural, seismic and geotechnical analysis of the Sant' Agostino church in L'aquila (Italy)
A menudo, las construcciones existentes en albañilería son el resultado de construcciones, cambios y modificaciones que se han ido desarrollando durante siglos. Por lo tanto, las adaptaciones y mejoras de las edificaciones en albañilería deben ir acompañadas de un nivel adecuado de conocimiento de su historia. Las trágicas consecuencias de los recientes terremotos ocurridos en Italia y otros países, han llevado a pensar que, a veces, la causa del daño sísmico podría ser justamente una errada intervención de la mejora o adaptación que se les ha realizado. En la mayoría de los casos, este hecho es atribuible a las modificaciones realizadas sin tener los conocimientos necesarios sobre las normas constructivas de esa edificación. El estudio de caso presentado en este trabajo se refiere al análisis sísmico de la iglesia de Sant' Agostino en L'Aquila (gravemente dañada por el sismo ocurrido en abril de 2009), y considera en profundidad los tres niveles de evaluación de la seguridad sísmica establecidos en el Código Italiano para la evaluación y reducción del riesgo sísmico del patrimonio cultural Eurocode 8: Design of structures for earthquake resistance, (2003), Decreto Legislativo (2004), Norme tecniche per le costruzioni, DM. (2005), Norme tecniche per le costruzioni, DM. (2008), Circolare n. (2010), Direttiva del Presidente del Consiglio dei ministri per la valutazione e la riduzione del rischio sismico del patrimonio culturale con riferimento alle Norme Tecniche per le Costruzioni. G.U. (2008). Así, para el LV1 (Nivel de evaluación 1) se realizaron todos los análisis exigidos en los anexos de la Directiva del 10 de diciembre de 2007, comenzando por el Módulo A que corresponde al "registro de identificación", continuando con el Módulo B que se refiere al estudio de los "factores de sensibilidad" y finalizando con el Módulo C que considera la "morfología de los elementos". A partir de esta evaluación, hemos concluido que la aceleración máxima del terreno durante el sismo del 6 de abril de 2009 superó el valor de aceleración correspondiente a los estados límite de colapso. Para el LV2 (Nivel de evaluación 2), nos enfocamos principalmente en la verificación de todos los macroelementos como una fuente potencial del mecanismo de daños. Descubrimos que los mecanismos ocurridos estaban mayormente relacionados con la fachada, la nave, la cúpula, el ábside/presbiterio, la techumbre, capillas laterales, las juntas entre la alineación horizontal y vertical, y por último, el campanario. Un vez recopilados todos los datos relacionados con el sitio, la geometría de la construcción, las características de los materiales, la estructura, el suelo, etc., realizamos un análisis modal a la estructura utilizando el Método de Elemento Finito dinámico (FEM, en inglés), válido para el LV3 (Nivel de evaluación 3). Además, estos ensayos dinámicos son esenciales para la evaluación de la seguridad sísmica y poseen la ventaja de no ser destructivos. Finalmente, el análisis entregó los modos de vibración más importantes y sugirió las intervenciones estructurales óptimas para reparar el daño existente y evitar la formación de los mismos mecanismos bajo la acción de un futuro sismo. Existing masonry buildings are often the result of constructions, changes and alterations that have developed over the centuries. Therefore, the adaptation and improvement of existing masonry buildings must be accompanied by an adequate level of knowledge of their history. The tragic consequences of the recent earthquakes, in Italy and abroad, have stimulated the belief that, sometimes, the cause of seismic damage might be just the wrong intervention of improvement or adaptation. in most cases, this is attributable to retrofit works which are carried out without any knowledge concerning the construction rules of the building. The case study presented here regards the seismic analysis of the Sant' Agostino Church in LAquila (seriously damaged by the earthquake occurred in April 2009), which takes into account the in-depth knowledge of the factory, respecting all three evaluation levels of seismic safety provided by the Italian seismic Guidelines for Cultural Heritage (Eurocode 8, 2003; NTC, 2008). In particular for LV1 (Evaluation Level 1), all the analyses requested to fill the annexes of the Directive of December 10th, 2007 were carried out, starting from Module A, which is the "identifier registry", passing through Module B, which concerns the study of "sensitivity factors", and ending with Module C, which considers the "morphology of the elements". From this examination, we concluded that the ground acceleration during the earthquake of April 6th, 2009 surpassed the acceleration value corresponding to the limit state of collapse. For LV2 (Evaluation Level 2), we especially focused on the verification of all macro-elements as a potential source of damage mechanisms. in particular, we found that these mechanisms concerned mostly the facade, the hall, the dome, the apse/presbytery, the roofing, the side chapels, the joints between horizontal and vertical alignment, and finally, the bell tower. Once we collected all data regarding the site, the geometry of construction, the characteristics of the materials, the structure, the soil, etc., we carried out a dynamic FEM modal analysis on the structure, valid for LV3 (Evaluation Level 3). Moreover, these dynamic tests are essential for the evaluation of seismic safety and they also present the clear advantage of being non-destructive. Finally, the analysis provided the most significant vibration modes and suggested the optimal structural interventions to remedy the existing damage and prevent the formation of these mechanisms under the action of future earthquakes.
