Longitudinal bar buckling behavior

Reinforced concrete columns might fail because of buckling of the longitudinal reinforcing bar when exposed to earthquake motions. Depending on the hoop stiffness and the length-over-diameter ratio, the instability can be local (in between two subsequent hoops) or global (the buckling length comprises several hoop spacings). To get insight into the topic, an extensive literary research of 19 existing models has been carried out including different approaches and assumptions which yield different results. Finite element fiberanalysis was carried out to study the local buckling behavior with varying length-over-diameter and initial imperfection-over-diameter ratios. The comparison of the analytical results with some experimental results shows good agreement before the post buckling behavior undergoes large deformation. Furthermore, different global buckling analysis cases were run considering the influence of different parameters; for certain hoop stiffnesses and length-over-diameter ratios local buckling was encountered. A parametric study yields an adimensional critical stress in function of a stiffness ratio characterized by the reinforcement configuration. Colonne in cemento armato possono collassare per via dell’instabilità dell’armatura longitudinale se sottoposte all’azione di un sisma. In funzione della rigidezza dei ferri trasversali e del rapporto lunghezza d’inflessione-diametro, l’instabilità può essere locale (fra due staffe adiacenti) o globale (la lunghezza d’instabilità comprende alcune staffe). Per introdurre alla materia, è proposta un’esauriente ricerca bibliografica di 19 modelli esistenti che include approcci e ipotesi differenti che portano a risultati distinti. Tramite un’analisi a fibre e elementi finiti si è studiata l’instabilità locale con vari rapporti lunghezza d’inflessione-diametro e imperfezione iniziale-diametro. Il confronto dei risultati analitici con quelli sperimentali mostra una buona coincidenza fino al raggiungimento di grandi spostamenti. Inoltre, il caso d’instabilità globale è stato simulato valutando l’influenza di vari parametri; per certe configurazioni di rigidezza delle staffe e lunghezza d’inflessione-diametro si hanno ottenuto casi di instabilità locale. Uno studio parametrico ha permesso di ottenere un carico critico adimensionale in funzione del rapporto di rigidezza dato dalle caratteristiche dell’armatura.

Il recupero della ex ferrovia Rimini-San Marino : un'occasione per la mobilità lenta nel territorio riminese

Questo lavoro riguarda il recupero di una ferrovia dismessa per la realizzazione di una "greenway", ovvero un percorso per la mobilità lenta. Per mobilità lenta si intende mobilità alternativa al traffico veicolare motorizzato e riguarda il muoversi su un territorio a piedi in bicicletta o con altro mezzo di trasporto senza l’ausilio di un motore. La lentezza è una caratteristica che permette una visione nuova dei paesaggi che si attraversano, siano essi naturali o urbani. In alcuni casi si parla anche di circolazione dolce. Questo tipo di circolazione necessita di infrastrutture con caratteristiche adatte a questa funzione, attrezzate in modo da consentire il più alto grado di fruibilità e comodità d’uso. Esse devono servire a muoversi nel territorio in maniera comoda e sicura. Una ferrovia dismessa si presta ad essere riconvertita in un percorso per la mobilità lenta in quanto presenta caratteristiche compatibili con questo nuovo utilizzo. In primo luogo le caratteristiche geometriche come ad esempio le pendenze ridotte, la larghezza e la regolarità del tracciato e la pubblica proprietà. Una ferrovia dismessa rappresenta una opportunità per l’intero territorio attraversato in quanto può rappresentare un importante elemento di connessione fra le popolazioni e le risorse del territorio. La connessione richiama il concetto di rete che è formata da punti e da linee che li collegano fra di loro. Questo concetto è importante per capire come questo percorso possa interagire con le altre risorse territoriali. Ad esempio in alcuni casi una greenway può costituire un corridoio ecologico ed entrare a far parte di una rete ecologica, diventando così una importante risorsa per la diffusione della biodiversità. Nell’affrontare un argomento complesso come la riconversione di una ferrovia dismessa è stata fondamentale l’esperienza fatta sul campo visitando casi di greenway già realizzate in Italia, dalla quale è stato possibile estrapolare una serie di soluzioni da adottare per analogia al caso in esame. E’ stato importante inoltre tutto il lavoro di conoscenza riguardante la storia della ferrovia e le tecniche realizzative dei fabbricati e manufatti, che ha permesso di studiare soluzioni progettuali adatte ad un nuovo utilizzo compatibile alla funzione originaria degli stessi. Le analisi territoriali hanno permesso poi di ricavare importanti informazioni riguardanti il tipo di utenza potenziale, le risorse del territorio attraversate dal tracciato storico, nonché le previsioni future ricavate dagli strumenti urbanistici vigenti. Tutte queste informazioni sono state sintetizzate in una analisi criticità/potenzialità che ha permesso di individuare le azioni progettuali necessarie. Mentre l’analisi territoriale è svolta a tavolino, la successiva analisi del percorso invece è stata portata a termine con un rilievo diretto sul campo al fine di verificare le informazioni raccolte in precedenza. Dividendo il percorso in tratti omogenei è stato possibile assegnare ad ogni tratto un corrispondente tipo di intervento. La verifica di criticità e potenzialità ha permesso poi di programmare corrispondenti azioni progettuali al fine di risolvere le prime ed assecondare le seconde. Le tipologie di intervento individuate sono tre: gli Interventi sul percorso che riguardano la sistemazione del fondo stradale per renderlo adatto ad un utilizzo ciclopedonale e la sistemazione a verde di alcuni tratti urbani; gli interventi di nuova realizzazione che riguardano la realizzazione di nuove infrastrutture per la risoluzione di criticità oppure la realizzazione di padiglioni per assecondare le potenzialità; ed infine gli interventi sul patrimonio storico che riguardano il riutilizzo degli edifici e manufatti della ex ferrovia. Vi è infine un caso applicativo che riassume tutte queste tipologie di intervento: la ex area ferroviaria di Rimini Marina, che è ritenuta un’area dalle alte potenzialità per la sua propensione a diventare punto di partenza dell’intero sistema lineare, ma anche luogo accentratore di servizi per l’intero quartiere che risulta a carattere prevalentemente turistico-residenziale. In questo modo si ritiene possibile fare rivivere la ex ferrovia facendola diventare cioè un insieme di luoghi connessi a servizio della comunità.

Pushover analysis of an existing reinforced concrete bridge:Jamboree Road Overcrossing in Irvine, California

The work for the present thesis started in California, during my semester as an exchange student overseas. California is known worldwide for its seismicity and its effort in the earthquake engineering research field. For this reason, I immediately found interesting the Structural Dynamics Professor, Maria Q. Feng's proposal, to work on a pushover analysis of the existing Jamboree Road Overcrossing bridge. Concrete is a popular building material in California, and for the most part, it serves its functions well. However, concrete is inherently brittle and performs poorly during earthquakes if not reinforced properly. The San Fernando Earthquake of 1971 dramatically demonstrated this characteristic. Shortly thereafter, code writers revised the design provisions for new concrete buildings so to provide adequate ductility to resist strong ground shaking. There remain, nonetheless, millions of square feet of non-ductile concrete buildings in California. The purpose of this work is to perform a Pushover Analysis and compare the results with those of a Nonlinear Time-History Analysis of an existing bridge, located in Southern California. The analyses have been executed through the software OpenSees, the Open System for Earthquake Engineering Simulation. The bridge Jamboree Road Overcrossing is classified as a Standard Ordinary Bridge. In fact, the JRO is a typical three-span continuous cast-in-place prestressed post-tension box-girder. The total length of the bridge is 366 ft., and the height of the two bents are respectively 26,41 ft. and 28,41 ft.. Both the Pushover Analysis and the Nonlinear Time-History Analysis require the use of a model that takes into account for the nonlinearities of the system. In fact, in order to execute nonlinear analyses of highway bridges it is essential to incorporate an accurate model of the material behavior. It has been observed that, after the occurrence of destructive earthquakes, one of the most damaged elements on highway bridges is a column. To evaluate the performance of bridge columns during seismic events an adequate model of the column must be incorporated. Part of the work of the present thesis is, in fact, dedicated to the modeling of bents. Different types of nonlinear element have been studied and modeled, with emphasis on the plasticity zone length determination and location. Furthermore, different models for concrete and steel materials have been considered, and the selection of the parameters that define the constitutive laws of the different materials have been accurate. The work is structured into four chapters, to follow a brief overview of the content. The first chapter introduces the concepts related to capacity design, as the actual philosophy of seismic design. Furthermore, nonlinear analyses both static, pushover, and dynamic, time-history, are presented. The final paragraph concludes with a short description on how to determine the seismic demand at a specific site, according to the latest design criteria in California. The second chapter deals with the formulation of force-based finite elements and the issues regarding the objectivity of the response in nonlinear field. Both concentrated and distributed plasticity elements are discussed into detail. The third chapter presents the existing structure, the software used OpenSees, and the modeling assumptions and issues. The creation of the nonlinear model represents a central part in this work. Nonlinear material constitutive laws, for concrete and reinforcing steel, are discussed into detail; as well as the different scenarios employed in the columns modeling. Finally, the results of the pushover analysis are presented in chapter four. Capacity curves are examined for the different model scenarios used, and failure modes of concrete and steel are discussed. Capacity curve is converted into capacity spectrum and intersected with the design spectrum. In the last paragraph, the results of nonlinear time-history analyses are compared to those of pushover analysis.

La fortezza di San Leo: restauri storici, indagini sulle superfici architettoniche esterne e linee di metodo per la conservazione

La tesi si pone l’obiettivo di approfondire i restauri operati nel corso del tempo sulla fortezza di San Leo a seguito del sisma del 1786 ed affronta il delicato e complesso tema delle finiture delle superfici architettoniche esterne. La ricerca si è sviluppata a partire dall’analisi storico-critica delle vicende relative alla fortezza e alla città di San Leo, approfondendo le caratteristiche dell’architettura militare di transizione di Francesco di Giorgio Martini dal momento della sua fondazione nel Montefeltro, al fine di ricostruire la possibile sequenza delle fasi costruttive, anche attraverso la comparazione con altri esempi di fortificazioni sul territorio. L’analisi comparata delle fonti dirette e indirette, delle tracce murarie attraverso un accurato rilievo geometrico del complesso monumentale ottenuto con l’ausilio di molteplici tecniche di misura (topografiche, dirette, fotogrammetriche) opportunamente integrate in un unico sistema di riferimento, e il rilievo critico con tavole tematiche sulle superfici architettoniche, ha permesso di osservare sotto una nuova luce il singolare progetto di restauro elaborato da Giuseppe Valadier per la fortezza di San Leo. Esso rappresenta un’anticipazione della disciplina, maturata nell’ambiente colto romano dell’epoca, e fondata sulla presa di coscienza dei valori del manufatto architettonico. Si è provveduto a catalogare e descrivere più di 150 fonti documentarie, in gran parte inedite, collocate in un arco temporale che va dal Cinquecento, al periodo Moderno e Contemporaneo con le perizie del Genio Civile e della Soprintendenza. Sono state inoltre ordinate cronologicamente e descritte almeno 50 rappresentazioni iconografiche e cartografiche storiche. L’approccio analitico multidisciplinare, e la raccolta di informazioni storico-documentali, è stato completato da un’ultima fase di analisi, utile a determinare la stratificazione e la cronologia degli interventi. Sono state condotte indagini fisiche e chimiche su campioni, prelevati in loco durante il mese di novembre del 2008 sotto l’egida della Soprintendenza, al fine di determinare la formulazione e la microstuttura dei materiali, con particolare attenzione ai materiali lapidei, agli intonaci e alle coloriture, limitando le indagini a quelle strettamente necessarie. Le indagini strumentali sono state effettuate presso il Laboratorio di Scienza e Tecnologia dei Materiali (LASTM) del Dipartimento di Ingegneria Civile, Chimica, Ambientale e dei Materiali (DICAM) dell’Alma Mater Studiorum Università di Bologna, Scuola di Ingegneria e Architettura, seguendo procedure sviluppate dai gruppi di lavoro presso la struttura. Al fine di determinare la composizione chimica dei materiali sono state eseguite calcimetrie e diffrattometrie a raggi x, mentre per quanto riguarda la struttura e la microstruttura sono state eseguite delle analisi granulometriche. L’interpretazione dei dati, ottenuti dalla lettura organica delle fonti, ha permesso di inquadrare i differenti trattamenti superficiali esterni in relazione all’epoca di realizzazione.