Adeguamento sismico di edifici in c.a. mediante pareti oscillanti

This Ph.D. dissertation is devoted to the study of the seismic upgrading of reinforced concrete framed buildings through the technique of rocking walls in combination with passive dampers. A rocking wall is a vertical, stiff element allowed to rotate about its base. Rocking walls extend from the base to the top of the building and are connected at the floor levels in order to ensure equal horizontal displacements. Due to their high stiffness, rocking walls are capable to force uniform interstorey drifts during the seismic excitation avoiding the development of soft storey mechanisms. The presence of the rocking walls ensures a global behaviour of the structure and enhances its dissipation capacity by promoting spreading of plasticity through the members of the structure. If necessary, dissipative devices may be added to further increase the dissipation capacity of the retrofitted structure. These devices, placed on the sides of the rocking walls, are activated by the vertical component of the relative motion between the structure and the rocking walls. Specifically, this study focuses on pre-stressed reinforced concrete rocking walls with a structural hinge at the base, aligned with its centre of mass. Supplemental damping is provided by linear viscous dampers. The objective of this study is to develop a displacement-based design procedure for the retrofit intervention of r.c. framed buildings by means of rocking walls and viscous dampers whose application requires common analytical tools such as modal analysis and pushover analysis. Aimed at the development of the design procedure, the following topics are also addressed: (i) the building of a numerical model for r.c. members, calibrated on the basis of cyclic tests on r.c. columns (ii) the development of a semi-empirical expression for the estimation of the equivalent viscous damping ratio of the retrofitted structure and (iii) the design of a set of r.c. frames representative of buildings designed with prescriptions of old codes to sustain either gravity loads only or gravity and seismic loads.

La presente Tesi di Dottorato ha come oggetto l’adeguamento sismico di edifici intelaiati in cemento armato attraverso la tecnica delle pareti oscillanti in combinazione con dissipatori passivi. Una parete oscillante è un elemento rigido a sviluppo verticale libero di ruotare intorno alla propria base, collegato alla struttura all’altezza dei piani in modo tale da garantire l’uguaglianza degli spostamenti orizzontali. Le pareti oscillanti hanno la funzione di uniformare gli spostamenti di interpiano promuovendo un comportamento globale della struttura ed ottimizzando l’attingimento delle sue risorse plastiche. L'inserimento di dispositivi di dissipazione, attivati dalla componente verticale del moto relativo tra parete e struttura, consentono di migliorare le prestazioni dell'intervento di adeguamento. In particolare, nell’ambito di questo lavoro è approfondito lo studio di pareti realizzate in cemento armato precompresso in cui la rotazione avviene attorno ad una cerniera strutturale allineata col baricentro della parete. La dissipazione aggiuntiva è affidata a dissipatori viscosi lineari. Obiettivo di questo studio è lo sviluppo di una procedura di progetto dell’intervento di adeguamento la cui applicazione richieda strumenti analitici comuni nella pratica professionale quali l’analisi modale e l’analisi statica non lineare. Finalizzati allo sviluppo della procedura, sono stati oggetto di specifica indagine (i) l’assemblaggio di un modello numerico delle membrature degli edifici tarato su prove cicliche di colonne in c.a. (ii) la ricerca di una formula semi-empirica per la previsione del rapporto di smorzamento viscoso equivalente della struttura accoppiata alla parete e (iii) la preparazione di una casistica di edifici da adeguare, progettati col metodo delle tensioni ammissibili sia per soli carichi gravitazionali che per carichi gravitazionali ed azioni sismiche.