Analisi Comparativa del Progetto di Isolamento Sismico: Valutazione dei Metodi Lineari Semplificati ASCE 7-22 ed EC8 Attraverso l'Analisi Dinamica Non Lineare.

Seismic isolation is a crucial strategy for enhancing the earthquake resilience of structures, involving the use of flexible elements such as lead rubber bearings (LRBs) or friction pendulum systems (FPS) to mitigate the impact of ground motions. This thesis presents a detailed comparative analysis of seismic isolation design methodologies as outlined in the U.S. Code (ASCE 7-22) and the European Code (EC8). The study focuses particularly on the Equivalent Lateral Force method, also known as the Simplified Linear Method, which is widely recognized for its simplicity and efficiency in seismic design. A six-story steel building was selected as a case study to evaluate the differences between the two codes. The building was modeled and analyzed using nonlinear time history analysis (NTHA) with 20 ground motions, selected and scaled to match a conditional mean spectrum (CMS), to compare key performance metrics such as displacement at the isolation level, base shear force, story shear forces, and story drifts. This analysis provides insights into the reliability and effectiveness of each code's design methodology.. The findings reveal significant differences between ASCE 7-22 and EC8, particularly in terms of seismic hazard characterization and design displacement calculation. ASCE 7-22 is generally more conservative, especially for FPS, leading to overestimations of design displacement and lateral seismic forces. In contrast, EC8’s Simplified Method tends to align more closely with observed performance, particularly for LRBs. However, for FPS, the use of simplified methods is less reliable, necessitating more precise analytical approaches. This research contributes to the ongoing discourse on optimizing seismic isolation design practices, offering valuable insights for engineers and policymakers in seismic-prone regions.

L'isolamento sismico è una strategia fondamentale per migliorare la resilienza delle strutture agli eventi sismici, e prevede l'uso di elementi flessibili come i cuscinetti elastomerici con anima in piombo (LRB) o i sistemi a pendolo a frizione (FPS) per ridurre l'impatto delle vibrazioni del terreno. Questa tesi presenta un'analisi comparativa dettagliata delle metodologie di progettazione dell'isolamento sismico secondo il codice statunitense (ASCE 7-22) e il codice europeo (EC8). Lo studio si concentra in particolare sul metodo della Forza Laterale Equivalente, noto anche come Metodo Lineare Semplificato, ampiamente riconosciuto per la sua semplicità ed efficienza nella progettazione sismica. È stato selezionato un edificio in acciaio di sei piani come caso di studio per valutare le differenze tra i due codici. L'edificio è stato modellato e analizzato utilizzando l'analisi non lineare nel dominio del tempo (NTHA) con 20 accelerogrammi, selezionati e scalati per corrispondere a uno spettro medio condizionato (CMS), al fine di confrontare parametri di prestazione chiave come lo spostamento al livello dell'isolamento, la forza di taglio alla base, le forze di taglio ai piani e gli spostamenti relativi fra i piani. Questa analisi fornisce indicazioni sulla affidabilità ed efficacia delle metodologie di progettazione di ciascun codice. I risultati evidenziano differenze significative tra ASCE 7-22 ed EC8, in particolare riguardo alla caratterizzazione dell'azione sismica e al calcolo dello spostamento di progetto. ASCE 7-22 risulta generalmente più conservativo, soprattutto per gli FPS, portando a sovrastime dello spostamento di progetto e delle forze sismiche laterali. Al contrario, il metodo semplificato di EC8 tende ad allinearsi più strettamente alle prestazioni osservate, soprattutto per i LRB. Tuttavia, per gli FPS, l'utilizzo di metodi semplificati risulta meno affidabile, richiedendo approcci analitici più precisi. Questa ricerca contribuisce al dibattito in corso sull'ottimizzazione delle pratiche di progettazione dell'isolamento sismico, offrendo indicazioni preziose per ingegneri e responsabili politici nelle regioni soggette a rischio sismico.