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Università degli Studi Federico II di Napoli Dottorato di Ricerca in Rischio Sismico XXII ciclo Seismic Vulnerability of Existing R.C. Structures with.

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Presentazione sul tema: "Università degli Studi Federico II di Napoli Dottorato di Ricerca in Rischio Sismico XXII ciclo Seismic Vulnerability of Existing R.C. Structures with."— Transcript della presentazione:

1 Università degli Studi Federico II di Napoli Dottorato di Ricerca in Rischio Sismico XXII ciclo Seismic Vulnerability of Existing R.C. Structures with Special Focus on High-Priority Buildings in Central America Maria Isabella Verbicaro Tutore: Prof. Gaetano Manfredi Referenti: Prof. Giovanni Fabbrocino Dott. Gerardo M. Verderame

2 Seismic Vulnerability of Existing R.C. Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central America Maria Isabella Verbicaro Introduction Seismic Risk in Central American Countries Vulnerability Assessment High-Priority Buildings in Central America Selection Analytical Mechanical Vulnerability Assessment Conclusions

3 Seismic Vulnerability of Existing R.C. Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central America Maria Isabella Verbicaro RESIS-II = Reducción de Riesgo Sísmico en Guatemala, El Salvador y Nicaragua con Cooperación Regional de Honduras, Costa Rica y Panamá più di 15 anni di cooperazione in sismologia interesse per cooperazione continuativa necessità di nuovi e interessanti argomenti 2003 visita in Guatemala, El Salvador e Nicaragua per preparare le proposte progettuali finanziamento del progetto dal Ministero degli Affari Esteri, Norvegia

4 Seismic Vulnerability of Existing R.C. Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central America Maria Isabella Verbicaro RESIS-II = Reducción de Riesgo Sísmico en Guatemala, El Salvador y Nicaragua con Cooperación Regional de Honduras, Costa Rica y Panamá Riduzione del rischio sismico per i bersagli di maggiore importanza per la società: edifici pubblici e di importanza strategica Risultato atteso è la stesura di linee guida per la mitigazione, da far adottare ai gestori e alle autorità Studio della capacità strutturale in Centro America seguendo la strategia dellimparare facendo (corsi di formazione, workshops e meetings) Informazione e attività di sensibilizzazione mirate alla popolazione strategica (Proprietari, Autorità Nazionali e Comunali, responsabili della Pianificazione Urbana, progettisti strutturali, e proprietari di edifici importanti e di industrie)

5 Seismic Vulnerability of Existing R.C. Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central America Maria Isabella Verbicaro Background del progetto: Obiettivi

6 Seismic Vulnerability of Existing R.C. Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central America Maria Isabella Verbicaro Background del progetto: Argomenti Task 1: Detailed mapping of typical structures in the main cities Task 2: Municipalities at risk Task 3: Hospitals and health centers Task 4: Schools Task 5: Major roads and bridges (Guatemala) Task 6: Microzonation and slope stability (San Salvador) Task 7: Seismic hazard updates Task 8: Regional workshops and meetings Task 9: Promotion of education activities and university

7 entrambi sono strutture ad alta priorità entrambe le tipologie strutturali sono estremamente importanti subito dopo un disastro (rifugio, punto di raccolta, centro organizzativo) entrambe le tipologie strutturali hanno un tasso di occupazione estremamente alto (o persone/mq) e.g. Tasso di occupazione giornaliera (FEMA 174, 1989): permanent dwelling1.2 occupants per 100 m 2 government service4.0 hospitals5.0 (24 h / 7d !!) fast-food restaurants10.0 educational buildings20.0 "(..) among EUROPA-MHA *) member states, earthquakes have only caused severe damage to a small portion of existing buildings – most were schools, some were hospitals." Multinovic (2004) *) Nota: MHA - Multi-hazard Agreement Seismic Vulnerability of Existing R.C. Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central America Maria Isabella Verbicaro Perché ospedali e scuole?

8 Livello I: empirico a) Sviluppo e applicazione di questionari b) Valutazione indice di vulnerabilità strutturale (SVI) e non strutturale c) Lista di priorità di edifici da studiare Livello II: modellazione e analisi Seismic Vulnerability of Existing R.C. Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central America Maria Isabella Verbicaro Inquadramento attività di rilievo

9 Livello I: empirico a) Sviluppo e applicazione di questionari b) Valutazione indice di vulnerabilità strutturale (SVI) e non strutturale c) Lista di priorità di edifici da studiare Livello II: modellazione e analisi Seismic Vulnerability of Existing R.C. Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central America Maria Isabella Verbicaro Inquadramento attività di rilievo Metodo ispirato da FEMA 154 e PAHO

10 Seismic Vulnerability of Existing R.C. Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central America Maria Isabella Verbicaro Hazard Sismico In 50 years, there is a 10% chance of exceeding the indicated ground acceleration (in [g]-units) g 0.4

11 Urban Explosion Population is growing in hazardous regions CityPopulationPopulation density [people/km 2 ] Guatemala City1,000,000 (2006) 4,505 San Salvador535,000 (2006) 7,064 Managua950,000 (2006) 5,700 Panama City708,000 (2000) 275 San José340,000 (2005) 7,546 Seismic Vulnerability of Existing R.C. Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central America Maria Isabella Verbicaro Esposizione

12 Seismic Vulnerability of Existing R.C. Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central America Maria Isabella Verbicaro Tipo di costruito Minifalda Adobe brick-masonry Bahareque Taquezal Unreinforced claybrick masonry Confined claybrick masonry

13 Seismic Vulnerability of Existing R.C. Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central America Maria Isabella Verbicaro Tipo di costruito Unreinforced concrete block masonry Block panel Confined concrete block masonry Piedra de cantera Internal reinforced concrete block masonry Laminada troquelada

14 Da una iniziale applicazione della metodologia in Centro America si ha: Seismic Vulnerability of Existing R.C. Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central America Maria Isabella Verbicaro Inquadramento attività di rilievo

15 Caratteristiche peculiari: Seismic Vulnerability of Existing R.C. Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central America Maria Isabella Verbicaro Ospedali e cliniche sanitarie una alta percentuale di occupanti sono disabili Attrezzature pericolose e altre installazioni (ossigeno e altri gas, agenti chimici, ecc.) possono causare danni (es. incendi) Molte sono installazioni sensibili allaccelerazione (ascensori, tubazioni, controsoffittature sospese) che possono rompersi facilmente e provocare danni Danni alle attrezzature mediche causano grosse perdite economiche Costi indiretti sono spesso considerati, ma possono essere maggiori dei costi diretti di sostituzione I costi indiretti includono: perdite dovute allinterruzione dei servizi ospedalieri (laboratori, ecc.) gli ospedali privati possono andare in bancarotta incremento dei costi per le emergenze

16 - psicologiche/etiche/sentimentali ragioni: " NON CE PIU GRANDE TESORO PER UNA SOCIETA CHE I SUOI BAMBINI" - i bambini non si comportano come gli adulti perdite maggiori - le scuole sono spesso di una certa epoca alcune deficienze negli edifici scolastici possono esserci differenze tra il progetto principale, lo stato attuale e quello di mantenimento - spesso le scuole sono vecchie/vulnerabili/a più piani - cambi socio-economici drammatici nelle nazioni in via di sviluppo: economia basata sullagricoltura a quella industriale rapida urbanizzazione incremento di costruzioni improprie incremento di vulnerabilità ed esposizione Seismic Vulnerability of Existing R.C. Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central America Maria Isabella Verbicaro Scuole Caratteristiche peculiari:

17 Sviluppo di questionari basati su: Federal Emergency Management Agency (2003). FEMA 396 – Incremental Seismic Rehabilitation of Hospital Buildings. Washington, December Federal Emergency Management Agency (2004). FEMA 389 – Primer for Design Professionals, Chapter 9. Design and Performance Issues relating to Healthcare Facilities. Washington, January Federal Emergency Management Agency (2005). FEMA 452 – Risk Assessment, A How-to Guide to mitigate potential Terrorist Attacks against Buildings. Washington, January Pan American Health Organization PAHO (2000). Disaster Mitigation for Health Facilities: Guidelines for Vulnerability Appraisal and Reduction in the Caribbean. World Health Organization WHO (2002). A Structural Vulnerability Assessment of Hospitals in Kathmandu Valley. Kathmandu, Nepal, August World Health Organization WHO (2007). Seismic Vulnerability Assessment of a Key Health Facility in The former Yugoslav Republic of Macedonia - A handbook. WHO, Copenhagen. Seismic Vulnerability of Existing R.C. Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central America Maria Isabella Verbicaro Questionari

18 Seguendo procedure già esistenti presentate da PAHO, FEMA Questionari su vulnerabilità strutturale e non-strutturale trascurando la vulnerabilità funzionale Da applicare solo a ospedali e edifici scolastici questionari leggermenti diversi Ancora nella fase di taratura, prime applicazioni: Northern India, Guatemala, Nicaragua, El Salvador Seismic Vulnerability of Existing R.C. Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central America Maria Isabella Verbicaro Valutazione della Vulnerabilità Metodo semplificato

19 Part 1. General information Part 2. Structural parameters Part 3. Non-structural parameters Seismic Vulnerability of Existing R.C. Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central America Maria Isabella Verbicaro Questionari

20 Stima delle principali caratteristiche (influenzata soggettivamente dal compilatore) Le informazoni su età e stato attuale sono usate per incrementare/decrementare gli indici di vulnerabilità equal for hospitals and schools for hospitals for schools Seismic Vulnerability of Existing R.C. Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central America Maria Isabella Verbicaro Part 1. General information

21 low medium high Definizione di tre livelli di importanza connessi al Fattore di Livello di Importanza F IL : low F IL = 1 medium F IL = 4 highF IL = 9 Importance levels: Seismic Vulnerability of Existing R.C. Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central America Maria Isabella Verbicaro Part 2. Structural vulnerability assessment Caratteristiche che influenzano la vulnerabilità strutturale:

22 Structural vulnerability index SVI: SVI = [( Imp. Level Factor) / No. of answers] · Age Factor · Actual State Factor per i casi maggiormente sfavorevoli: SVI Age factor: Age:< 10 years years years> 40 years Actual state factor: Good Recently renovated In need of renovation Bad (decayed) Seismic Vulnerability of Existing R.C. Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central America Maria Isabella Verbicaro Part 2. Structural vulnerability assessment

23 Seismic Vulnerability of Existing R.C. Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central America Maria Isabella Verbicaro Valutazione della Vulnerabilità 1. 1.Identificazione di una possibile soluzione strutturale connessa al generico edificio; 2. 2.Generazione dei corrispondenti modelli a plasticità concentrata per analisi non lineari; 3. 3.Esecuzione di analisi di pushover per la determinazione dei parametri di capacità non lineari. Per valutare diversi livelli prestazionali, tre stati limite sono stati considerati: - -Danno limitato (DL) attingimento della y ; - -Danno severo (SD) attingimento di u ; - -Collasso incipiente (NC) attingimento della u. Crisi struttura = crisi di elemento!!!

24 (1) (1)Generazione del modello strutturale δ i Θ i δ i (2) Definizione delle proprietà delle cerniere non lineari (legame momento-rotazione) per gli elementi strutturali (travi, colonne) (G + Ψ 2i Q) (3) Definizione dei carichi carichi permanenti ed accidentali definizione della combinazione di carichi permanenti e sismici ( indicazioni normative) G k + i (Ψ 2i Q Ki ) with: Ψ 2i = 0.6 : for schools and hospitals (4)Calcolo masse sismiche (5)Analisi di Pushover Seismic Vulnerability of Existing R.C. Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central America Maria Isabella Verbicaro Analisi di pushover

25 structural model V δ capacity (pushover) curve equivalent SDOF ADRS spectrum Seismic Vulnerability of Existing R.C. Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central America Maria Isabella Verbicaro Analisi di pushover

26 Θ y - yield rotation Θ max - maximum rotation (=1.5 Θ y ) Θ u - ultimate rotation M cr - 'cracking' moment M y - yield moment M max - maximum moment M u - ultimate moment ( 0.8 M max ) Seismic Vulnerability of Existing R.C. Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central America Maria Isabella Verbicaro Analisi di pushover: caratterizzazione delle cerniere plastiche

27 Calcolo della rotazione di yielding Θ y secondo Euro Code EN1998: with: y - yield curvature L v - shear length H- total section heigth d b - mean diameter of the longitudinal bars in the affected section ( ø 18 = 18 mm) f y - yield strength of the longitudinal reinforcement steel [MPa] f c - concrete compression strength [MPa] Per colonne e travi considerando taglio e scorrimento delle barre La rotazione di yielding Θ y è principalmente dipendente dallarmatura!! Seismic Vulnerability of Existing R.C. Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central America Maria Isabella Verbicaro Analisi di pushover: caratterizzazione delle cerniere plastiche

28 γ el - experimentally gained factor for primary structural elements (=1.0 in this study) ν- normalized axial load [ν = N/(f c A c )] A c - concrete section ω - bar mechanical percentages in tension ω' - bar mechanical percentages in compression f y, f yw - longitudinal and transversal yield strength of steel [MPa] Basata su analisi di regressione La rotazione plastica Θ um pl è influenzata dal calcestruzzo!! Calcolo della rotazione plastica Θ um pl : f c - concrete compression strength [MPa] α - confinement efficiency factor (eq. 8) ρ sx - transversal steel percentage (eq. 9) ρ d - percentage of diagonal reinforcement (eq. 10) Seismic Vulnerability of Existing R.C. Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central America Maria Isabella Verbicaro Calcolo della rotazione ultima Θ u : Analisi di pushover: caratterizzazione delle cerniere plastiche

29 with: γ el - experimentally gained factor for primary structural elements h- depth of cross-section x - compression zone depth N- compressive axial force L V - ratio moment/shear at the end section A c - cross section area f c - concrete compression strength [MPa] ρ tot - total longitudinal reinforcement ratio V W - contribution of transverse reinforcement to shear resistance with: ρ w - tranverse reinforcement ratio z- length of the internal lever arm f yw - yield stress of the transverse reinforcement [MPa] Total longitudinal reinforcement: h bwbw AsAs A s Seismic Vulnerability of Existing R.C. Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central America Maria Isabella Verbicaro Analisi di pushover: resistenza a taglio

30 Variabilità nelle caratteristiche meccaniche dei materiali (valutazione parametrica): 1. 1.La resistenza del calcestruzzo è considerata distribuita normalmente con un valore medio dipendente dalle caratteristiche in situ e dalle pratiche progettuali adottate e un CoV uguale al 25 % 2. 2.La resistenza dellacciaio è considerata distribuita normalmente con un valore medio dipendente dalle caratteristiche in situ e dalle pratiche progettuali adottate e un CoV uguale al 8 % Seismic Vulnerability of Existing R.C. Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central America Maria Isabella Verbicaro Analisi di pushover: caratterizzazione delle cerniere plastiche Experimental test on new C.A. steel bar in Univ. of Napless Official Laboratory: fcfc fyfy

31 Variabilità dei parametri caratterizzanti le cerniere non lineari (valutazione parametrica): 1. 1.Rotazione di yielding y : distribuzione lognormale, valore medio uguale alla y corrispondente a materiali medi e CoV = 42 % 2. 2.Rotazione plastica pl : distribuzione lognormale con valore medio uguale alla pl corrispondente ai materiali medi e CoV = 42 % Seismic Vulnerability of Existing R.C. Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central America Maria Isabella Verbicaro Analisi di pushover: variability in thresholds

32 1) 1)Periodo effettivo: 2) Resistenza non lineare: 3) Spostamento non lineare: in cui: m i è la massa alli-esimo impalcato, e i è lo spostamento adimensionalizzato al livello i rispetto allo spostamento del tetto, è il fattore di partecipazione e k * è la rigidezza non lineare Seismic Vulnerability of Existing R.C. Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central America Maria Isabella Verbicaro Analisi di pushover: parametri non lineari Dalla curva di capacità bilineare i Parametri non lineari per il sistema SDOF possono essere derivati:

33 Seismic Vulnerability of Existing R.C. Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central America Maria Isabella Verbicaro Domanda: spettro IBC 2006 Classificazione suolo (NEHRP)

34 Estrazione casuale di un vettore di parametri ( y, pl, C d, C s e T) Spettro di domanda elastica corrispondente al periodo T dellestrazione casuale Riduzione dello spettro elastico in inelastico mediante i fattori C R e R Confronto Capacità – Domanda per ognuno degli stati limite considerati C d : spostamento capace del SDOF C s : coefficiente di taglio alla base funzione di V max del SDOF e della massa generalizzata T: periodo effettivo del SDOF Seismic Vulnerability of Existing R.C. Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central America Maria Isabella Verbicaro Curve di capacità – curve di fragilità

35 Ospedali (Managua): Roberto Calderon Gutierrez Velez Paiz Scuole (Managua): Instituto Nacional Azarias H. Pallais Instituto Nacional Rigoberto Lopez Perez Ospedali (Guatemala City): Roosevelt - Maternidad Scuole (Guatemala City): Republica de Austria Republica de Colombia Ospedali: Nacional Dr. Luis E. Vasquez (Chalatenango) Scuole: Complejo Educativo Catolico 'S. Domingo' (Chiltiupan) Alberto Mazzini (San Salvador) Seismic Vulnerability of Existing R.C. Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central America Maria Isabella Verbicaro Ospedali e scuole rilevati

36 Ospedali: Nacional Dr. Luis E. Vasquez (Chalatenango) Scuole: Complejo Educativo Catolico 'S. Domingo' (Chiltiupan) Alberto Mazzini (San Salvador) Seismic Vulnerability of Existing R.C. Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central America Maria Isabella Verbicaro Ospedali e scuole rilevati: El Salvador

37 Seismic Vulnerability of Existing R.C. Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central America Maria Isabella Verbicaro Ospedali e scuole rilevati: Nicaragua Ospedali (Managua): Roberto Calderon Gutierrez Velez Paiz Scuole (Managua): Instituto Nacional Azarias H. Pallais Instituto Nacional Rigoberto Lopez Perez

38 Ospedali (Guatemala City): Roosevelt - Maternidad Scuole (Guatemala City): Republica de Austria Republica de Colombia Seismic Vulnerability of Existing R.C. Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central America Maria Isabella Verbicaro Ospedali e scuole rilevati: Guatemala

39 Ospedali (Guatemala City): Roosevelt - Maternidad Scuole (Guatemala City): Republica de Austria Republica de Colombia Seismic Vulnerability of Existing R.C. Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central America Maria Isabella Verbicaro Ospedali e scuole rilevati: Guatemala

40 Zona 11: occupazione residenziale e commerciale Zona 11 Guatemala City Seismic Vulnerability of Existing R.C. Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central America Maria Isabella Verbicaro Escuela Republica de Colombia: Guatemala City

41 anno di costruzione: 1965 (sopravvissuta al terremoto del 1976, M 7.5) suolo: classe C secondo la classificazione NEHRP (v s,30 = 360–760 m/sec) proprietà dei materiali assegnate dai test effettuati in situ, opportunamente corretti in funzione delle pratiche progettuali del posto: a) calcestruzzo f c =21.00 N/mm 2 b) acciaio di armatura f y ~ N/mm 2 Assenza di normativa sismica pianta sezione m m Seismic Vulnerability of Existing R.C. Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central America Maria Isabella Verbicaro Escuela Republica de Colombia: Guatemala City

42 Modello a plasticità concentrata per analisi di pushover Diagramma momento – rotazione adottato el adottato pari a 1 Relazioni da EC8 Seismic Vulnerability of Existing R.C. Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central America Maria Isabella Verbicaro Modellazione strutturale

43 (1) Effetto P–Δ Dettaglio colonna (larmatura è rilevata con test pacometrici) Entità del carico assiale; Snellezza dellintera struttura; Snellezza dei singoli elementi. Seismic Vulnerability of Existing R.C. Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central America Maria Isabella Verbicaro Modellazione strutturale

44 (1) Effetto P–Δ Dettaglio colonna (larmatura è rilevata con test pacometrici) Entità del carico assiale; Snellezza dellintera struttura; Snellezza dei singoli elementi. Seismic Vulnerability of Existing R.C. Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central America Maria Isabella Verbicaro Modellazione strutturale

45 (2) Deformabilità del tetto Lamiera ondulata in metallo su travi di legno Diaframma rigido; Shell deformabili su travi di legno. Seismic Vulnerability of Existing R.C. Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central America Maria Isabella Verbicaro Modellazione strutturale

46 (3) Variabilità nelle caratteristiche meccaniche Distribuzione lognormale per y (CoV = 0.42); Distribuzione lognormale per pl (CoV = 0.42). Variabilità nel modello meccanico ( y e pl ) non considerata in alcun metodo per tener in conto errori di regressione nella determinazione di Panagiotakos e Fardis, 2001 Seismic Vulnerability of Existing R.C. Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central America Maria Isabella Verbicaro Modellazione strutturale

47 Effetto della rotazione plastica e di yielding sulla capacità strutturale pl growing y growing Seismic Vulnerability of Existing R.C. Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central America Maria Isabella Verbicaro Risultati di analisi: capacità strutturali

48 Seismic Vulnerability of Existing R.C. Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central America Maria Isabella Verbicaro Risultati di analisi: capacità strutturali Effetto della rotazione plastica e di yielding sulla capacità strutturale Lo spostamento capace aumenta al crescere di pl La rigidezza strutturale decresce, pertanto il periodo effettivo aumenta al crescere di y pl growing y growing

49 Seismic Vulnerability of Existing R.C. Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central America Maria Isabella Verbicaro Risultati di analisi: parametri non lineari

50 direzione longitudinale direzione trasversale Stati limite (crisi elemento crisi struttura) Danno limitato (DL): un primo elemento attinge lo snervamento Danno severo (SD): un primo elemento attinge una rotazione pari a ¾ di quella ultima Collasso imminente (NC): un primo elemento attinge una rotazione pari a quella ultima Seismic Vulnerability of Existing R.C. Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central America Maria Isabella Verbicaro Risultati di analisi: Fragilità Strutturali

51 Ospedali: Nacional Dr. Luis E. Vasquez (Chalatenango) Scuole: Complejo Educativo Catolico 'S. Domingo' (Chiltiupan) Alberto Mazzini (San Salvador) Seismic Vulnerability of Existing R.C. Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central America Maria Isabella Verbicaro Ospedali e scuole rilevati: El Salvador

52 Ospedali: Nacional Dr. Luis E. Vasquez (Chalatenango) Scuole: Complejo Educativo Catolico 'S. Domingo' (Chiltiupan) Alberto Mazzini (San Salvador) Seismic Vulnerability of Existing R.C. Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central America Maria Isabella Verbicaro Ospedali e scuole rilevati: El Salvador

53 Seismic Vulnerability of Existing R.C. Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central America Maria Isabella Verbicaro Ospedale Nacional Dr. Luis E. Vasquez: El Salvador El Salvador

54 Seismic Vulnerability of Existing R.C. Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central America Maria Isabella Verbicaro Ospedale Nacional Dr. Luis E. Vasquez: El Salvador anno di costruzione: 1971 (sopravvissuto ai terremoti del 2001, M 7.7 – 6.6) suolo: classe C secondo la classificazione NEHRP (v s,30 = 360–760 m/sec) proprietà dei materiali assegnate dai test effettuati in situ, opportunamente corretti in funzione delle pratiche progettuali del posto: a) calcestruzzo f c =19.00 N/mm 2 b) acciaio di armatura f y ~ N/mm 2 Antecedente alla norma sismica (El Salvador Seismic Code 1989 – El Salvador Hospitals Code 2004) 6 piani (h int =3.8 m) pianta m m

55 Seismic Vulnerability of Existing R.C. Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central America Maria Isabella Verbicaro Ospedale Nacional Dr. Luis E. Vasquez: El Salvador Percentuale di armatura non conosciuta processo di progettazione simulata a) travi: percentuale di acciaio funzione del rapporto tra momento flettente (G+Q) e il prodotto di base e quadrato dellaltezza utile della sezione e di rapporto tra copriferro e altezza utile della sezione (ACI - 63) b) pilastri: percentuale geometrica di armatura = della sezione (ACI - 63), tarata con la pratica progettuale del posto (in Laboratorio Max Bloch Central, area di acciaio = dellarea della sezione)

56 Modello a plasticità concentrata per analisi di pushover Diagramma momento – rotazione adottato el adottato pari a 1 Relazioni da EC8 Seismic Vulnerability of Existing R.C. Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central America Maria Isabella Verbicaro Modellazione strutturale ospedale

57 Seismic Vulnerability of Existing R.C. Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central America Maria Isabella Verbicaro Variabilità nelle caratteristiche meccaniche Distribuzione lognormale per y (CoV = 0.42); Distribuzione lognormale per pl (CoV = 0.42). Variabilità nel modello meccanico ( y e pl ) non considerata in alcun metodo per tener in conto errori di regressione nella determinazione di Seismic Vulnerability of Existing R.C. Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central America Maria Isabella Verbicaro Modellazione strutturale

58 Variabilità nelle caratteristiche meccaniche dei materiali (valutazione parametrica): 1. 1.Distribuzione normale della resistenza del calcestruzzo, = 19 MPa e CoV = 25 % 2. 2.Distribuzione normale della resistenza dellacciaio, = 345 MPa e CoV = 8 % Seismic Vulnerability of Existing R.C. Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central America Maria Isabella Verbicaro Analisi di pushover: caratterizzazione delle cerniere plastiche f cm =19 MPa CoV=25% f ym = 345 MPa CoV=8% Variabilità nella caratterizzazione dei materiali (f y e f c ) per tener in conto approssimazioni nella determinazione delle f

59 Seismic Vulnerability of Existing R.C. Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central America Maria Isabella Verbicaro Parametri non lineari: risultati Il periodo effettivo aumenta al crescere della y Il periodo effettivo aumenta al crescere della pl

60 Seismic Vulnerability of Existing R.C. Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central America Maria Isabella Verbicaro Parametri non lineari: risultati Cs aumenta al crescere della resistenza a compressione del calcestruzzo Cs aumenta al crescere della resistenza dellacciaio

61 Seismic Vulnerability of Existing R.C. Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central America Maria Isabella Verbicaro Parametri non lineari: risultati Cd aumenta al crescere della rotazione di snervamento Cd aumenta al crescere della rotazione plastica

62 Sviluppo di questionari lista di priorità Sviluppo di funzioni di vulnerabilità strutturale considerando variabilità nel modello Scelta di una struttura rappresentativa per le scuole e una per gli ospedali rilevati in Centro America Sono stati considerati: a) a)Distribuzioni lognormali nella caratterizzazione del modello meccanico b) b)Distribuzioni normali nelle caratteristiche dei materiali c) c)Diverse tipologie di tetto d) d)Effetto P - Sviluppo di funzioni di fragilità in termini di PGA, per tre stati limite (DL, SD e NC), considerando variabilità nel modello, negli stati limite e nella domanda inelastica. Seismic Vulnerability of Existing R.C. Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central America Maria Isabella Verbicaro Conclusioni

63 Seismic Vulnerability of Existing R.C. Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central America Maria Isabella Verbicaro Conclusioni Taratura di un Index Method per la valutazione della vulnerabilità strutturale e non strutturale di scuole e ospedali nei paesi del Centro America, in corso di sperimentazione Semplici linee guida per ladeguamento sismico di edifici strategici in Centro America Analisi Costi-Benefici I risultati ottenuti verranno utilizzati per:

64 OECD experts recommendations The motivation for school seismic safety is much broader than the universal human instinct to protect and love children. The education of children is essential to maintaining free societies... most nations make education compulsory. A state requirement for compulsory education, while allowing the continued use of seismically unsafe buildings, is an unjustifiable practice. School seismic safety initiatives are based on the premise that the very future of society is dependent upon the safety of the children of the world. Tucker et al. (2004) UN Recommendations on School Seismic Safety October 2006, UN Secretary General Kofi Annan launches a 2 yr global campaign to make schools a focal point for disaster reduction: Children are especially vulnerable to the threats posed by natural hazards. Strengthening school buildings and educating students about how to prepare for disasters will save lives. Governments must act now to reduce the devastating impact of disasters on their citizens, especially their children. Seismic Vulnerability of Existing R.C. Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central America Maria Isabella Verbicaro Conclusioni

65 Seismic Vulnerability of Existing R.C. Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central America Maria Isabella Verbicaro G R A Z I E P E R L A T T E N Z I O N E


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