Analisi pushover multimodali di edifici in muratura con diaframmi deformabili

Objective of the multi-mode pushover analysis procedure is to estimate the seismic demand of a structure with a level of accuracy adequate for the purposes of engineering practice, greater than that of the conventional procedures, while maintaining its conceptual simplicity and the advantage of a reduced computational burden than that required by the nonlinear dynamic analysis. In the present study, modal pushover analysis procedure has been applied to a three-storey stone masonry building asymmetric in plan about one axis, considering four different types of diaphragms characterized by different in plane stiffness, representing different levels of reinforcement of flexible diaphragms typically present in historical masonry structures. From the typological and architectural point of view, the structure analyzed is a simplification and idealization of Markgräflerhof Basel. The multi-mode method has been evaluated by comparing the estimated seismic demand for the structure, with the one obtained by pushover analysis with reverse triangular and uniform force distributions and from nonlinear dynamic analysis. As well as varying in plane stiffness of diaphragms, the comparative evaluation of analysis procedures has been also made varying the expected maximum horizontal acceleration at site between 0.15g and 0.35g, defining seismic action through a design spectrum for pushover analysis, and through seven different spectrum-compatible appropriately scaled accelerograms for time history analysis. Also, for pushover analysis, the effect of a correction applied to the R-μ-T relation has been evaluated, used in the calculation of the displacement demand of the non-linear SDOF equivalent system and aimed at taking into account the real hysteretic behavior of the structure, comparing the demand obtained, with that resulting from the application of N2 procedure proposed by Italian code. Finally, multi-mode pushover analysis have been carried out on single walls, to assess their applicability to replace a global analysis in case of infinitely flexible floor diaphragms.

Obiettivo della procedura di analisi pushover multimodale è quello di stimare la domanda sismica di una struttura con un livello di accuratezza adeguato agli scopi della pratica ingegneristica, maggiore rispetto a quello delle procedure convenzionali, pur conservandone la semplicità concettuale e il vantaggio di un onere computazionale ridotto rispetto a quello richiesto da un’analisi dinamica non lineare. Nel presente studio, il metodo di analisi pushover multimodale è stato applicato a una struttura in muratura di pietra di tre piani fuori terra con asimmetria in pianta rispetto a un solo asse, considerando 4 diversi diaframmi caratterizzati da differente rigidezza nel piano, rappresentativi di differenti livelli di rinforzo dei diaframmi flessibili tipicamente presenti nelle strutture in muratura storiche . Dal punto di vista tipologico e architettonico la struttura analizzata è una semplificazione e idealizzazione del Markgräflerhof di Basilea. Il metodo multimodale è stato valutato confrontando la domanda sismica stimata per la struttura, con quella ottenuta da analisi pushover con distribuzione di forze triangolare inversa e uniforme e dall’analisi dinamica non lineare. Oltre che al variare della rigidezza dei diaframmi di piano, la valutazione comparativa delle procedure di analisi è stata effettuata al variare dell’accelerazione orizzontale massima attesa la sito tra 0.15g e 0.35g, definendo l’azione simica con uno spettro di progetto per le analisi pushover, e mediante 7 diversi accelerogrammi spettro-compatibili opportunamente scalati per l’analisi time history. Per le analisi pushover inoltre, è stato valutato l’effetto di una correzione applicata alla relazione R-μ-T, impiegata nel calcolo della domanda in spostamento del sistema non lineare equivalente a un grado di libertà e finalizzata a tener conto del reale comportamento isteretico della struttura, confrontando la domanda ottenuta, con quella risultante dall’ applicazione della procedura N2 proposta dalla normativa italiana. Infine, sono state effettuate analisi pushover multimodali sulle singole pareti, per valutarne l’applicabilità in sostituzione a un’analisi globale nel caso di diaframmi di piano infinitamente flessibili.