Influence of slabs on the progressive collapse of reinforced concrete buildings

The work presented in this thesis deals with the analysis of reinforced concrete frame structures subjected to a column removal. Case-study structures were analysed with and without explicit modeling of their reinforced concrete slabs. The current guidelines issued by the US Department of Defence use the alternate path method to asses the vulnerability of a structural system to progressive collapse. According to this code, the assessment of progressive collapse resistance can be performed using linear or nonlinear, static or dynamic analyses: in the first part of this work, a comparison between different types of non linear static analyses was carried out to evaluate the feasibility and limitations of this method of analysis in comparison with the results of non linear dynamic analyses. The second part of the thesis investigates the sensitivity of collapse resistance to the floor response: a fiber displacement-based model was created and the results obtained from finite element analyses were compared to experimental results available in the literature where the test reproduced the progressive collapse of a single-story one-third scale frame structure with floor system. After validation, the numerical approach was used to perform a set of parametric analyses on a four-story reinforced concrete frame structure to explore the effects of the span length.

Influenza dei solai nel collasso progressivo di strutture in cemento armato. Il lavoro presentato nella seguente tesi riguarda analisi di strutture intelaiate in cemento armato soggette alla rimozione di un pilastro. Sono state analizzate strutture con e senza esplicita modellazione dei solai in cemento armato. Le attuali normative americane utilizzano “the alternate path method" per valutare la vulnerabilità di un sistema strutturale al collasso progressivo. In accordo con questo codice, la valutazione della resistenza al collasso progressivo può essere compiuta utilizzando analisi lineari o non lineari, statiche o dinamiche: nella prima parte del presente lavoro, è stato svolto un confronto tra differenti tipi di analisi statiche non lineari per valutarne la fattibilità e i limiti rispetto ai risultati di analisi dinamiche non lineari. La seconda parte della tesi indaga l'influenza dei solai sulla resistenza al collasso: un modello a fibre caratterizzato dalla formulazione agli spostamenti è stato creato e i risultati ottenuti dalle analisi agli elementi finiti sono stati confrontati con i risultati sperimentali disponibili in letteratura nei quali il test riproduceva il collasso progressivo di una struttura a un piano scalata a un terzo in cemento armato con solai. Dopo la validazione, l'approccio numerico è stato utilizzato per svolgere un set di analisi parametriche di una struttura a quattro piani in cemento armato per esaminare gli effetti della luce di campata.