Prestazioni degli elementi non strutturali
Come già accennato, le curve di fragilità vengono utilizzate molto spesso per descrivere le prestazioni di un determinato tipo di elementi non strutturali. Esse rappresentano la probabilità per un certo elemento non strutturale di eccedere un determinato stato limite, in funzione del livello di scuotimento.
Le curve di fragilità sono tipicamente espresse in funzione di una misura di intensità dello scuotimento sismico, che può essere generalmente un parametro di picco del moto (ad es. accelerazione, velocità o spostamento di picco del terreno), oppure un parametro integrale (ad es. intensità di Housner, intensità di Aris), o infine un parametro spettrale (ad es. accelerazione/spostamento spettrale in corrispondenza di un determinato periodo, oppure derivato da un intervallo di periodi, per esempio come media tra le accelerazioni/gli spostamenti in un intervallo di periodi di interesse per la struttura).
Nel caso degli elementi non strutturali, molto spesso la misura di intensità sismica viene sostituita da un parametro che incorpora al suo interno la risposta strutturale e viene pertanto indicato come engineering demand parameter, EDP. In particolare, si utilizza spesso l’accelerazione di picco al piano (peak floor acceleration, PFA), ottenuta in corrispondenza dell’elemento non strutturale di interesse attraverso l’effetto filtro applicato dalla risposta strutturale al segnale di origine al terreno. Per derivare tale accelerazione, è possibile utilizzare un modello numerico della struttura di interesse, sul quale vengono eseguite analisi dinamiche non lineari con accelerogrammi rappresentativi della sismicità al sito e da cui si ricavano le storie di accelerazione al piano e i corrispondenti spettri di piano. In alternativa, in assenza di un modello numerico sufficientemente affidabile, è possibile utilizzare le formulazioni semplificate di normativa, che consentono di derivare gli spettri di piano in funzione di un numero limitato di parametri.
Nel caso, invece, di elementi non strutturali sensibili agli spostamenti interpiano, quali ad esempio tamponature e tramezzi, le curve di fragilità sono tipicamente espresse in termini di spostamento relativo interpiano.
Rischio negli spazi “multitenants”
I “multitenants building” sono popolati da aziende differenti ed autonome che si raggruppano in un unico fabbricato, con l’intenzione di dividere le spese di gestione e condividere i servizi comuni, in modo da migliorare la qualità di vita dei lavoratori e, di conseguenza, il lavoro stesso. Generalmente si parla di spazi dalle metrature importanti, ricavati in edifici esistenti che, in ragione del luogo e dell’anno di progettazione, possono essere stati progettati e costruiti senza tener in considerazione le sollecitazioni sismiche. Per questo motivo, tali edifici esistenti risultano spesso molto vulnerabili in caso di evento sismico.
In particolare, il progetto focalizza l’attenzione sulla vulnerabilità sismica degli elementi non strutturali. Le potenziali conseguenze dei danneggiamenti che possono occorrere alle componenti non strutturali sono tipicamente suddivise con riferimento a tre diverse categorie di rischio:
- Salvaguardia della vita: implica la possibilità di essere feriti dalla caduta/collasso di elementi non strutturali.
- Perdite materiali: implica la possibilità di incorrere in spese di riparazione o sostituzione dovute al danneggiamento di elementi non strutturali.
- Perdite di funzionalità: implica la possibilità del mancato funzionamento di un elemento non strutturale in seguito al suo danneggiamento.
Per valutare la vulnerabilità e il rischio legato alle componenti non strutturali, è utile la definizione di un database, attraverso la compilazione di schede di rilevamento dedicate per il sopralluogo in situ. Nel corso del progetto, è stata quindi definita una scheda, corredata di istruzioni di compilazione.
Pubblicazioni scientifiche di ricercatori afferenti a EUCENTRE su elementi non strutturali
Analisi numerica, test e valutazione del comportamento degli elementi non strutturali durante gli eventi sismici:
- Brunesi, R. Nascimbene, M. Deyanova, C. Pagani, S. Zambelli (2015) “Numerical simulation of hollow steel profiles for lightweight concrete sandwich panels”, Computers and Concrete, Vol. 15, No. 6, pp. 951-972.
- Perrone, E. Brunesi, S. Peloso (2019) “Shake table testing for seismic performance evaluation of non-structural elements”, Proc. 7th ECCOMAS Thematic Conference on Computational Methods in Structural Dynamics and Earthquake Engineering (COMPDYN 2019), M. Papadrakakis, M. Fragiadakis (eds.), Crete, Greece, 24–26 June 2019.
- Guerrini, U. Tomassetti, F. Graziotti, M. Rota, A. Penna (2020) “Effect of an innovative isolation system on the seismic response of cultural heritage building contents”, Proceedings 17th World Conference on Earthquake Engineering, September 13-18, Sendai, Japan.
- Guerrini, I.E. Senaldi, M. Tacci, A. Penna, K. Beyer, M. Rota (2020) “Damage limit states for artistic assets from cyclic and dynamic tests on plastered masonry walls”, Proceedings 17th World Conference on Earthquake Engineering, Sendai, Japan.
- Ozsarac, E. Brunesi, R. Nascimbene (2020) “Seismic performance of floating roof steel storage tanks with consideration of energy dissipation system”, Proc. 17th World Conference on Earthquake Engineering, September 13-18, Sendai, Japan.
- Peloso, D. Perrone, D. Bolognini, R.J. Merino Vela (2020) “Seismic risk of non-structural elements: IT tool for raising awareness and mitigate consequences”, Proc. 17th World Conference on Earthquake Engineering, September 13-18, Sendai, Japan.
- Perrone, E. Brunesi, A. Filiatrault, S. Peloso, R. Nascimbene, C. Beiter, R. Piccinin (2020) “Seismic numerical modelling of suspended piping trapeze restraint installations based on component testing”, Bulletin of Earthquake Engineering, Vol. 18, pp. 3247–3283.
- Perrone, A. Filiatrault, S. Peloso, E. Brunesi, C. Beiter, R. Piccinin (2020b) “Experimental seismic response evaluation of suspended piping restraint installations”, Bulletin of Earthquake Engineering, Vol. 18, pp. 1499–1524.
- Filiatrault, D. Perrone, R. Merino, G.M. Calvi (2021) “Performance-Based Seismic Design of Non-Structural Building Elements”, Journal of Earthquake Engineering, Vol. 25, No. 2, pp. 237–269.
Prestazioni degli elementi non strutturali durante eventi sismici del passato:
- Bracchi S., F. da Porto, A. Galasco, F. Graziotti, D. Liberatore, L. Liberatore, G. Magenes, M. Mandirola, C.F. Manzini, R. Masiani, P. Morandi, M. Palmieri, A. Penna, A. Rosti, M. Rota, L. Sorrentino, M. Tondelli (2012) “Comportamento degli edifici in muratura nella sequenza sismica del 2012 in Emilia,” Progettazione Sismica, No. 03, pp. 141-161.
- Penna, P. Morandi, M. Rota, C.F. Manzini, F. da Porto, G. Magenes (2014) “Performance of masonry buildings during the Emilia 2012 earthquake,” Bulletin of Earthquake Engineering, Vol. 12, No. 5, pp. 2255–2273, doi: 10.1007/s10518-013-9496-6.
- Belleri, E. Brunesi, R. Nascimbene, M. Pagani, P. Riva (2015) “Seismic performance of precast industrial facilities following major earthquakes in the Italian territory”, Journal of Performance of Constructed Facilities, Vol. 29, Issue 5.
- Fragomeli, A. Galasco, F. Graziotti, G. Guerrini, S. Kallioras, G. Magenes, D. Malomo, M. Mandirola, C.F. Manzini, B. Marchesi, R.R. Milanesi, P. Morandi, A. Penna, A. Rossi, A. Rosti, M. Rota, I.E. Senaldi, U. Tomassetti, S. Cattari, F. da Porto, L. Sorrentino (2017) “Comportamento degli edifici in muratura nella sequenza sismica dell’Italia centrale del 2016. Parte 1: Quadro generale,” Progettazione Sismica, Vol. 8, No. 2, pp. 49-77.
- Fragomeli, A. Galasco, F. Graziotti, G. Guerrini, S. Kallioras, G. Magenes, D. Malomo, M. Mandirola, C.F. Manzini, B. Marchesi, R.R. Milanesi, P. Morandi, A. Penna, A. Rossi, A. Rosti, M. Rota, I.E. Senaldi, U. Tomassetti, S. Cattari, F. da Porto, L. Sorrentino (2017b) “Comportamento degli edifici in muratura nella sequenza sismica dell’Italia centrale del 2016. Parte 2: Esempi di centri colpiti,” Progettazione Sismica, Vol. 8, No. 3, pp. 75-98.
- Perrone, P.M. Calvi, R. Nascimbene, E.C. Fischer, G. Magliulo (2019b) “Seismic performance of non-structural elements during the 2016 Central Italy Earthquake”, Bulletin of Earthquake Engineering, Vol. 17, pp. 5655–5677.
Valutazione degli spettri di piano per la valutazione sismica degli elementi non strutturali:
- Merino, D. Perrone, A. Filiatrault (2020) “Consistent floor response spectra for performance-based seismic design of non-structural elements”, Earthquake Engineering and Structural Dynamics, Vol. 49, pp. 261–284.
- Perrone, E. Brunesi, A. Filiatrault, R. Nascimbene (2020c) “Probabilistic estimation of floor response spectra in masonry infilled reinforced concrete building portfolio”, Engineering Structures, Vol. 202, Article 109842.
Comportamento sperimentale e numerico di partizioni e tamponamenti:
- Hak, P. Morandi, G. Magenes, T.J. Sullivan (2012) “Damage control for clay masonry infills in the design of RC frame structures” Journal of Earthquake Engineering, Vol. 16:, Sup1, pp. 1-35.
- Hak, P. Morandi, G. Magenes (2013) “Evaluation of infill strut properties based on in-plane cyclic tests”, Građevinar Vol. 65, No. 6, pp. 509-521.
- A. Oliaee, P. Morandi, G. Magenes (2015) “Macro-model calibration of a strong clay masonry infill to in-plane cyclic tests”, Proc. 5th ECCOMAS Thematic Conference on Computational Methods in Structural Dynamics and Earthquake Engineering (COMPDYN), M. Papadrakakis, V. Papadopoulos, V. Plevris (eds.), Crete Island, Greece, 25–27 May 2015.
- R. Milanesi, P. Morandi, G. Magenes, B. Binici (2015) “FEM simulation of the experimental response of AAC masonry infills in RC frames”, Proc. 5th ECCOMAS Thematic Conference on Computational Methods in Structural Dynamics and Earthquake Engineering (COMPDYN), M. Papadrakakis, V. Papadopoulos, V. Plevris (eds.), Crete Island, Greece, 25–27 May 2015.
- Sassun, T.J. Sullivan, P. Morandi, D. Cardone (2016) “Characterising the in-plane seismic performance of infill masonry”, Bulletin of the New Zealand Society for Earthquake Engineering, Vol. 49, No. 1, pp. 98-115.
- R. Milanesi, P. Morandi, G. Magenes (2016) “Innovative seismic solution for clay masonry infills with sliding joints: experimental tests”, Proc. 16th International Brick and Block Masonry Conference (IBMAC), Padua, Italy.
- Morandi, R.R. Milanesi, G. Magenes (2016) “Innovative seismic solution for clay masonry infills with sliding joints: Principles and details”, Proc. 16th International Brick and Block Masonry Conference (IBMAC), Padua, Italy.
- Rossi, P. Morandi, R.R. Milanesi, G. Magenes (2017) “In-plane seismic performance of RC structures with an innovative masonry infill with sliding joints through non-linear analyses”, Proc. 6th ECCOMAS Thematic Conference on Computational Methods in Structural Dynamics and Earthquake Engineering (COMPDYN), M. Papadrakakis, M. Fragiadakis (eds.), Rhodes Island, Greece.
- R. Milanesi, P. Morandi, F. Dacarro, L. Albanesi, G. Magenes (2017b) “In-plane cyclic and out-of-plane dynamic testing procedures for infilled RC frames”, 7th International Conference on Advances in Experimental Structural Engineering (AESE), Pavia, Italy.
- Morandi, R.R. Milanesi, C.F. Manzini, G. Magenes (2017) “Experimental tests of an engineered seismic solution of masonry infills with sliding joints”, Proc. 16th World Conference on Earthquake Engineering (WCEE), Santiago Chile, Paper N° 4442.
- Morandi, R.R. Milanesi, G. Magenes (2018) “Innovative solution for seismic-resistant masonry infills with sliding joints: in-plane experimental performance”, Engineering Structures, Vol. 176, pp. 719-733.
- R. Milanesi, P. Morandi, G. Magenes (2018) “Local effects on RC frames induced by AAC masonry infills through FEM simulation of in-plane tests”, Bulletin of Earthquake Engineering, Vol. 16, pp. 4053-4080.
- Morandi, S. Hak, G. Magenes (2018c) “Performance-based interpretation of in-plane cyclic tests on RC frames with strong masonry infills”, Engineering Structures, Vol. 156, pp. 503-521.
- Hak, P. Morandi, G. Magenes (2018) “Prediction of inter-storey drifts for regular RC structures with masonry infills based on bare frame modelling”, Bulletin of Earthquake Engineering, Vol. 16, pp. 397-425.
- Rossi, P. Morandi, L. Albanesi, G. Magenes (2018) “Effects of the irregular distribution in elevation of masonry infills in rc buildings”, Proc. 16th ECEE, Thessaloniki, Greece.
- Morandi, R.R. Milanesi, C.F. Manzini, G. Magenes (2018d) “Out-of-plane shaking-table tests of an innovative masonry infill with sliding joints”, Proc. 16th ECEE, Thessaloniki, Greece.
- F. Manzini, P. Morandi, R.R. Milanesi, G. Magenes (2018) “Shaking-table test on a two-storey rc framed structure with innovative infills with sliding joints”, Proc. 16th ECEE, Thessaloniki, Greece.
- R. Milanesi, P. Morandi, G. Magenes (2018b) “Local effects due to AAC masonry infill – rc frame interaction through simulation of in-plane tests with fem analyses”, Proc. 16th ECEE, Thessaloniki, Greece.
- Morandi, R.R. Milanesi, C.F. Manzini, G. Magenes (2018e) “Out-of-plane response of an innovative masonry infill with sliding joints subjected to dynamic tests on shaking table”, Proc. 10th Australasian Masonry Conference, Sidney, Australia.
- R. Milanesi, P. Morandi, A. Penna, G. Magenes (2018c) “Seismic performance of AAC masonry infill: from traditional systems to innovative solutions”, ce/papers, Vol. 2, No. 4, pp. 311-317.
- R. Milanesi, G. Andreotti, P. Morandi, A. Penna (2019) “FEM simulation of the in-plane seismic experimental response of R.C. Frames with unreinforced and bed-joint reinforced AAC masonry infills”, Proc. 7th ECCOMAS Thematic Conference on Computational Methods in Structural Dynamics and Earthquake Engineering (COMPDYN), M. Papadrakakis, M. Fragiadakis (eds.), Crete, Greece.
- R. Milanesi, Y. Totoev, P. Morandi, A. Rossi, G. Magenes (2019b) “Estimation of basic dynamic characteristics of pliable masonry infills with horizontal sliding joints from in-plane test results” Proc. 7th ECCOMAS Thematic Conference on Computational Methods in Structural Dynamics and Earthquake Engineering (COMPDYN), M. Papadrakakis, M. Fragiadakis (eds.), Crete, Greece, Vol. 2, pp. 2543-2564.
- R. Milanesi, M. Hemmat, P. Morandi, Y. Totoev, A. Rossi, G. Magenes (2020) “Modeling Strategies of Ductile Masonry Infills for the Reduction of the Seismic Vulnerability of RC Frames”, Frontiers in Built Environment, Vol. 6, Article 601215.
- R. Milanesi, P. Morandi, S. Hak, G. Magenes (2020b) “The interaction between in-plane and out-of-plane seismic response of modern strong masonry infills”, Proc. 17th International Brick and Block Masonry Conference (IBMAC), Cracovia, Polonia.
- R. Milanesi, P. Morandi, G. Magenes (2020c) “An innovative seismic resistant masonry infill system with sliding joints”, Sponse Newsletter n.5, Settembre 2020.
- Rossi, P. Morandi, G. Magenes (2021) “A novel approach for the evaluation of the economical losses due to seismic actions on RC buildings with masonry infills”, Soil Dynamics and Earthquake Engineering, Vol. 145, Article 106722.
- R. Milanesi, P. Morandi, C. F. Manzini, L. Albanesi, G. Magenes (2021) “Out-of-plane Response of an Innovative Masonry Infill with Sliding Joints from Shaking Table Tests”, Journal of Earthquake Engineering.
- R. Milanesi. P. Morandi, S. Hak, G. Magenes (2021b) “Experiment-based out-of-plane resistance of strong masonry infills for codified applications”, Engineering Structures, Vol. 242, Article 112525.
- R. Milanesi. P. Morandi, S. Hak, G. Magenes (2021c) “A new prospective towards out-of-plane verifications of URM infills”, Proc. 14th Canadian Masonry Symposium, Montreal, Canada.
Esempio di integrazione della progettazione sismica in modelli BIM mediante tool esterni:
- Perrone, A. Filiatrault (2017) “Automated seismic design of non-structural elements with Building Information Modelling”, Automation in Construction, Vol. 84, pp. 166-175.