Seismic Risk Assessment of Existing RC Buildings Classes

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1 One-Day Research Showcase November 14th 2006 Dipartimento di Analisi e Progettazione Strutturale Seismic Risk Assessment of Existing RC Buildings Classes Gaetano Manfredi - Iunio Iervolino - Gerardo Verderame - Cristiano Mariniello

2 Seismic capacity: building classes definition La definizione di classi omogenee di edifici riduce l incertezza epistemica nella fase di valutazione della capacità sismica. La definizione di classe è basata su parametri che influenzano la risposta dell edificio e disponibili a larga scala: Morfologia in pianta Altezza dell edificio (numero dei piani) Epoca di costruzione (norme di progettazione)

3 Seismic capacity: building classes definition Con riferimento al generico edificio di classe, a partire dalle sue dimensioni globali (Lx,Ly,Lz) sono definite tutte le possibili strutture con esso compatibili. Il processo di identificazione strutturale del generico edificio è caratterizzato dai seguenti step: definizione di una serie di configurazioni geometriche; definizione di una serie di configurazioni strutturali; progettazione degli elementi strutturali;

4 Structural identification process Attraverso la definizione di pochi parametri è possibile associare al singolo edificio moltemplici strutture compatibili con le sue dimensioni globali. Lz Parametri di di identificazione dell edificio di di classe: classe: (Lx, (Lx, Ly) Ly) Lx Ly az az az az az az1 az az az az az az1 Parametri di di identificazione geometrica: (ax, (ax, ay) ay) ax ax as ax ax ay ay ay ax ax as ax ax ay ay ay Parametri di di identificazione strutturale: (npx, (npx, npy, npy, OR) OR)

5 Seismic capacity evaluation The seisimc capacity is evaluated through an Static Push Over analysis. The flexural behaviour of the beam/column element is characterized by a lumped plasticity model (a moment-rotation relationship). The influence of shear action was modelled based on a reduction of the shear strength depending on the local ductility ductile mechanism Brittle mechanism M V moment shear θ y θ max θ u chord rotation ductility ( ω ') ( ω) 0,225 0,35 yw 1 max 0,01; L αρsx 0,016 ( 0,3 ν V f ) 25 c θu = fc 1, 25 γel max 0, 01; h f 100ρd ( )

6 Seismic capacity evaluation The capacity curve, in terms of lateral strength Vb and displacement at the roof level Δ, is determined up to maximum lateral strength (near collapse), consistent with adopted mechanical models. The MDOF-SDOF equivalence prescribed by CSM is performed referring to the structure s failure point. Furthermore, the transformation of the capacity curve in bilinear form allows estimating non-linear strength Cs; the displacement capacity Cd ; and effective period T. m i φ i Δ C C s d V = ( Δ = m b,max 2 m i φ i ) max 2 i φ i m φ i i m φ i 2 i C s capacity curve MDOF capacity curve SDOF structural collapse T = 2 π m iφ i k k μ d V b C d

7 Seismic capacity parameters X = { L,L,a,a,n,n, OR,f, f } x y x y px py c sy Building parameters Structure parameters Material/model parameters Building capacity Cs Capacity parameters of the generic structure C s ( X ) C d ( X ) ) Cd T( X

8 APPLICATION DATA Building classes Rectangular plane morphology Number of storey [2-9] Height: ( )m No seismic design Building dimensions Lx = [15, 20, 25, 30] m Ly = [8, 10, 12] m Geometric parameters ax [3.0; 5.0] m ay [3.0, 5.0] m Structural parameters SW-Y slabs way OR longitudinal direction npy = 0 ( gravitational design) Simulated design parameters σc = 7.5 MPa σs = 160 MPa.. Model/material parameters f c = [5, 15, 25, 35, 45] MPa f y = [200,300,400,500,600] Mpa For each class: 12 building For each building: mean 2-3 structures For each structure: 25 capacity model (materials) 625 capacity model for each class

9 Application 3.5 Elastic period [s] T = 0.062H upper lower Chopra et al. Height [m]

10 Application Yield period [s] T=0.1H T= 0.088H T = 0.134H best fit Height [m]

11 APPLICATION DATA Building classes Rectangular plane morphology Number of storey [2-9] Height: ( )m No seismic design Building dimensions Lx = [15, 20, 25, 30] m Ly = [8, 10, 12] m Geometric parameters ax [3.0; 5.0] m ay [3.0, 5.0] m Structural parameters SW-Y slabs way OR longitudinal direction npy = 0 ( gravitational design) Simulated design parameters σc = 7.5 MPa σs = 160 MPa.. Model/material distribution f c = [25; 3.75] MPa f y = [370; 30] MPa

12 Application CUMULATE PERIODO - H=6.0 m PROBABILITA' DI SUPERAMENTO H = 6.0 m μ = σ = PERIODO [sec]

13 Application CUMULATE PERIODO - H=9.0 m PROBABILITA' DI SUPERAMENTO H = 9.0 m μ = σ = PERIODO [sec]

14 Application CUMULATE PERIODO - H=12.0 m PROBABILITA' DI SUPERAMENTO H = 12.0 m μ = σ = PERIODO [sec]

15 Application CUMULATE PERIODO - H=15.0 m PROBABILITA' DI SUPERAMENTO H = 15.0 m μ = σ = PERIODO [sec]

16 Application CUMULATE PERIODO - H=18.0 m PROBABILITA' DI SUPERAMENTO H = 18.0 m μ = σ = PERIODO [sec]

17 Application CUMULATE PERIODO - H=21.0m PROBABILITA' DI SUPERAMENTO H = 21.0 m μ = σ = PERIODO [sec]

18 Application CUMULATE PERIODO - H=24.0 m PROBABILITA' DI SUPERAMENTO H = 24.0 m μ = σ = PERIODO [sec]

19 Application CUMULATE PERIODO - H=27.0 m PROBABILITA' DI SUPERAMENTO H = 27.0 m μ = σ = PERIODO [sec]

20 THANKS FOR YOUR ATTENTION!