Strutture a pareti portanti in C. A. caratterizzate da elevate prestazioni sismiche

Per quanto riguarda le costruzioni in conglomerato cementizio armato gettato in opera, i sistemi strutturali più comunemente utilizzati sono quelli a telaio (con trasmissione di momento flettente), a setti portanti o una combinazione di entrambi. A partire dagli anni ’60, numerosissimi sono stati gli studi relativamente al comportamento sismico di strutture in c.a. a telaio. Lo stesso si può affermare per le costruzioni costituite da pareti miste a telai. In particolare, l’argomento della progettazione sismica di tali tipologie di edifici ha sempre riguardato soprattutto gli edifici alti nei quali, evidentemente, l’impiego delle pareti avveniva allo scopo di limitarne la elevata deformabilità. Il comportamento sismico di strutture realizzate interamente a pareti portanti in c.a. è stato meno studiato negli anni, nonostante si sia osservato che edifici realizzati mediante tali sistemi strutturali abbiano mostrato, in generale, pregevoli risorse di resistenza nei confronti di terremoti anche di elevata intensità. Negli ultimi 10 anni, l’ingegneria sismica si sta incentrando sull’approfondimento delle risorse di tipologie costruttive di cui si è sempre fatto largo uso in passato (tipicamente nei paesi dell’Europa continentale, in America latina, negli USA e anche in Italia), ma delle quali mancavano adeguate conoscenze scientifiche relativamente al loro comportamento in zona sismica. Tali tipologie riguardano sostanzialmente sistemi strutturali interamente costituiti da pareti portanti in c.a. per edifici di modesta altezza, usualmente utilizzati in un’edilizia caratterizzata da ridotti costi di realizzazione (fabbricati per abitazioni civili e/o uffici). Obiettivo “generale” del lavoro di ricerca qui presentato è lo studio del comportamento sismico di strutture realizzate interamente a setti portanti in c.a. e di modesta altezza (edilizia caratterizzata da ridotti costi di realizzazione). In particolare, le pareti che si intendono qui studiare sono caratterizzate da basse percentuali geometriche di armatura e sono realizzate secondo la tecnologia del cassero a perdere. A conoscenza dello scrivente, non sono mai stati realizzati, fino ad oggi, studi sperimentali ed analitici allo scopo di determinare il comportamento sismico di tali sistemi strutturali, mentre è ben noto il loro comportamento statico. In dettaglio, questo lavoro di ricerca ha il duplice scopo di: • ottenere un sistema strutturale caratterizzato da elevate prestazioni sismiche; • mettere a punto strumenti applicativi (congruenti e compatibili con le vigenti normative e dunque immediatamente utilizzabili dai progettisti) per la progettazione sismica dei pannelli portanti in c.a. oggetto del presente studio. Al fine di studiare il comportamento sismico e di individuare gli strumenti pratici per la progettazione, la ricerca è stata organizzata come segue: • identificazione delle caratteristiche delle strutture studiate, mediante lo sviluppo/specializzazione di opportune formulazioni analitiche; • progettazione, supervisione, ed interpretazione di una estesa campagna di prove sperimentali eseguita su pareti portanti in c.a. in vera grandezza, al fine di verificarne l’efficace comportamento sotto carico ciclico; • sviluppo di semplici indicazioni (regole) progettuali relativamente alle strutture a pareti in c.a. studiate, al fine di ottenere le caratteristiche prestazionali desiderate. I risultati delle prove sperimentali hanno mostrato di essere in accordo con le previsioni analitiche, a conferma della validità degli strumenti di predizione del comportamento di tali pannelli. Le elevatissime prestazioni riscontrate sia in termini di resistenza che in termini di duttilità hanno evidenziato come le strutture studiate, così messe a punto, abbiano manifestato un comportamento sismico più che soddisfacente.

Modelli semplificati per valutazione di vulnerabilità sismica di strutture in muratura

L'obiettivo della tesi è stato quello di indagare il complesso problema della vulnerabilità sismica dei ponte in muratura ad arco utilizzando modelli semplificati. Dopo una descrizione dei materiali da costruzione impiegati nella realizzazione e dei principali elementi dei un ponti in muratura, si è indirizzato lo studio di un ponte ad arco situato nel comune di San Marcello Pistoiese. Viene mostrato un modello numerico che permette di descrivere il comportamento strutturale del ponte sotto azione sismica e di valutare la capacità di carico del ponte sottoposto ad una azione trasversale. In un secondo momento viene descritta la realizzazione di un modello in scala del ponte, che è stato sottoposto a prove distruttive effettuate per valutare la capacità di carico del ponte rispetto ad un ipotetica azione orizzontale. Si è cercato poi di inquadrare il problema in un modello teorico che faccia riferimento all'analisi limite. Esso descrive un cinematismo di collasso a telaio che prende spunto dal quadro fessurativo del modello in muratura. Infine sono stati presentati modelli FEM numerici in ordine di complessità crescente, cercando di inquadrare il comportamento meccanico del prototipo del ponte. Tre tipi di modelli sono rappresentati: un telaio incernierato alle estremità costituito da elementi beam con resistenza alla flessione . Il secondo tipo è costituito da una reticolare equivalente che mima lo schema del ponte ed è formato solo da bielle. Infine, il terzo tipo cerca di descrivere l'intero modello con elementi tridimensionali.

Seismic Serviceability Assessment of Water Distribution Systems

Water distribution systems are important for life saving facilities especially in the recovery after earthquakes. In this paper, a framework is discussed about seismic serviceability of water systems that includes the fragility evaluation of water sources of water distribution networks. Also, a case study is brought about the performance of a water system under different levels of seismic hazard. The seismic serviceability of a water supply system provided by EPANET is evaluated under various levels of seismic hazard. Basically, the assessment process is based on hydraulic analysis and Monte Carlo simulations, implemented with empirical fragility data provided by the American Lifeline Alliance (ALA, 2001) for both pipelines and water facilities. Represented by the Seismic Serviceability Index (Cornell University, 2008), the serviceability of the water distribution system is evaluated under each level of earthquakes with return periods of 72 years, 475 years, and 2475 years. The system serviceability under levels of earthquake hazard are compared with and without considering the seismic fragility of the water source. The results show that the seismic serviceability of the water system decreases with the growing of the return period of seismic hazard, and after considering the seismic fragility of the water source, the seismic serviceability decreases. The results reveal the importance of considering the seismic fragility of water sources, and the growing dependence of the system performance of water system on the seismic resilience of water source under severe earthquakes.

A shake table test of typical mediterranean reinforced concrete structures

This research investigates the ultimate earthquake resistance of typical RC moment resisting frames designed accordingly to current standards, in terms of ultimate energy absorption/dissipation capacity. Shake table test of a 2/5 scale model, under several intensities of ground motion, are carried out. The loading effect of the earthquake is expressed as the total energy that the quake inputs to the structure, and the seismic resistance is interpreted as the amount of energy that the structure dissipates in terms of cumulative inelastic strain energy.

Application of the Equivalent Static Analysis method to the design of a steel frame structure with added viscous dampers

All the structures designed by engineers are vulnerable to natural disasters including floods and earthquakes. The energy released during strong ground motions should be dissipated by structural elements. Before 1990’s, this energy was expected to be dissipated through the beams and columns which at the same time were a part of gravity-load-resisting system. However, the main disadvantage of this idea was that gravity-resisting-frame was not repairable. Hence, during 1990’s, the idea of designing passive energy dissipation systems, including dampers, emerged. At the beginning, main problem was lack of guidelines for passive energy dissipation systems. Although till 2000 many guidelines and procedures where published, yet most of them were based on complicated analysis which was not so convenient for engineers and practitioners. In order to solve this problem recently some alternative design methods are proposed including 1. Lopez Garcia (2001) simple procedure for optimal damper configuration in MDOF structures 2. Christopoulos and Filiatrault (2006) trial and error procedure 3. Silvestri et al. (2010) Five-Step Method. 4. Palermo et al. (2015) Direct Five-Step Method. 5. Palermo et al. (2016) Simplified Equivalent Static Analysis (ESA). In this study, effectiveness and differences between last three alternative methods have been evaluated.

Poderes e atribuições do Presidente da Câmara dos Deputados no processo decisório legislativo

O trabalho parte da observação sobre a importância político-institucional do cargo de Presidente da Câmara dos Deputados e a relativa carência de estudos a seu respeito. Busca, assim, estudar os poderes e atribuições do Presidente da Câmara dos Deputados no processo decisório legislativo, considerando, inicialmente, seu enquadramento nas teorias sobre comportamento e organização parlamentar de cunho neo-institucionalista. Com base em estudo comparado com seus congêneres de outros parlamentos, é traçado um perfil institucional do cargo, procedendo-se a uma descrição de seus poderes e atribuições regimentais, bem como de seu relacionamento com os Líderes partidários no processo decisório interno. A seguir, são apresentados e analisados dados pesquisados referentes ao uso, pelos Presidentes da Câmara de 1991 a 2007, de seus poderes e atribuições para intervir na tramitação de propostas de Emendas à Constituição, consideradas a importância dessas proposições no período estudado e suas características procedimentais. Finalmente, esses dados são analisados levando-se em conta Governos e coalizões parlamentares.

Avaliação da gestão curricular da matemática : cursos profissionais III

No mundo do trabalho, designadamente na indústria, acentua-se o défice de competências matemáticas nos profissionais da indústria, particularmente a Modelação Matemática, facto que constitui uma preocupação crescente à escala mundial e, obviamente, do sistema educativo português e da comunidade matemática nacional. Este défice é justificado pela falta de formação dos professores em contexto industrial e, de acordo com a National Council of Teachers of Mathematics, pela incapacidade que muitos docentes têm em apresentar a Matemática aplicada a situações laborais. Face à relevância social, económica e política da problemática descrita, centrou-se o presente estudo na Avaliação da Gestão Curricular da Matemática nos Cursos Profissionais de nível III do ensino secundário em Portugal, com enfoque na Modelação Matemática que, segundo os referentes internacionais, é simultaneamente uma competência e uma metodologia de ensino promotora do desenvolvimento de competências matemáticas nos profissionais da indústria. No contexto da gestão do currículo da Matemática para os cursos profissionais de nível III em escolas secundárias portuguesas, desenvolveu-se o presente estudo para se responder à questão de investigação: Em que medida a gestão curricular da Matemática, instituída, intencional e implementada nos cursos profissionais de nível III contempla situações-problema, suscetíveis de promover o desenvolvimento de competências no aluno, relevantes para o seu desempenho profissional? Construiu-se um referencial de avaliação, centrado na dimensão ecológica, segundo o modelo teórico Enfoque Ontosemiótico, abarcando um conjunto de sub-dimensões sobre as quais foram definidos critérios e respetivos indicadores. De realçar, ainda, que o referencial, além de ter servido de instrumento de avaliação da gestão curricular da Matemática nos cursos profissionais de nível III do ensino secundário, serviu, também, como guia orientador no desenho das sete situações-problema de natureza de Modelação Matemática no estudo de funções. O enquadramento metodológico do presente estudo assentou no método Estudo de Caso. Para analisar o caso, selecionaram-se sete unidades integradas de análise, a saber: a gestão curricular da Matemática de cada um dos seis professores participantes e a gestão curricular da Matemática instituída pelos normativos oficiais (programa da componente de formação científica da disciplina de Matemática para os cursos profissionais). Para a análise dos dados empíricos, respeitantes à gestão instituída, recorreuse à análise de conteúdo e teve essencialmente como propósito avaliar em que medida as orientações curriculares, emanadas no Programa da componente de formação científica disciplina de Matemática para os cursos profissionais de nível III, estão em conformidade com os referenciais teóricos. Sequencialmente, a operacionalização da avaliação intencional consubstanciou-se nos planos das aulas cedidos previamente a cada observação. A análise de conteúdo, como técnica de tratamento dos dados empíricos, foi a forma de se aceder às intenções de cada professor participante no estudo. A observação de aulas sucedeu à avaliação do plano de aula, constituindo a forma de avaliar in loco a gestão curricular da Matemática implementada, permitindo avaliar a coerência das observações com as intenções expressas nas planificações. Os registos das observações foram concretizados sob a forma de notas de campo que incluem uma componente descritiva e outra reflexiva que se dirigem para a análise dos dados empíricos recolhidos. Em termos de resultados, a avaliação da gestão curricular instituída foi reveladora de que o postulado pelos referentes para o desenvolvimento de competências tem a sua representação nas orientações curriculares expressas no Programa da componente de formação científica da disciplina de Matemática para os cursos profissionais de nível III. Contrariamente, a gestão curricular da Matemática pelos professores participantes revelou-se muito condicionada ao cumprimento dos conteúdos propostos pelo programa da disciplina. Por conseguinte, a gestão curricular da Matemática por competências, enfatizada no Programa (gestão instituída), encontrou, neste estudo, pouca tradução na gestão curricular intencional e implementada dos professores participantes, na medida em que a mesma não refletiu uma articulação com a componente de formação técnica do curso, visando uma metodologia proactiva no desenho de situações-problema promotoras de desenvolver, nos alunos, competências profícuas para a sua profissão, nomeadamente a Modelação Matemática. De salientar, ainda, que uma percentagem muito significativa de situações-problema propostas pelos professores não são, no geral, pertinentes para os respetivos cursos, não sendo, neste sentido, promotoras do estabelecimento de ligação com a futura performance profissional dos alunos. Tal lacuna parece ter resultado da ausência de trabalho colaborativo entre os professores de Matemática e os restantes docentes que constituem a equipa formativa do curso, lacuna que dificulta a articulação e coordenação em prol de um ensino contextualizado, ou ainda pela ausência de formação contínua pelos professores, no âmbito de temáticas inerentes à gestão curricular a cursos profissionais.

Análise do comportamento dinâmico de uma plataforma sísmica e de um pórtico em betão armado e a sua evolução com o dano acumulado

Trabalho de Dissertação de Natureza Científica para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil na Área de Especialização em Estruturas

Parâmetros de fonte de microterremotos em Cascavel-CE

In this dissertation it was studied the rupture characteristic of earthquakes of the Town of Cascavel CE, Northeastern Brazil. Located on the border of the Potiguar Basin, the Town of Cascavel is one of the most seismically active intraplate areas in the country. In this town, on November 20th, 1980 a 5,2mb earthquake occurred. This was the largest earthquake ever reported in Northeast Brazil. Studies of this region using instruments were possible after 1989, with several campaigns being done using seismographic networks. From the beginning of the monitoring to April 2008 more than 55,000 events were recorded. With the data collected by a network with six 3-components digital seismographic stations during the campaigns done from September 29th, 1997 to March 5th, 1998, estimates of source parameters were found fitting the displacement spectra in the frequency domain for each event. From the fitting of the displacement spectra it was possible to obtain the corner frequency ( ) c f and long period amplitude ( ) W0 . Source parameters were determined following Brune (1970) and Madariaga (1976) models. Twenty-one seismic events were analyzed (0.7 £ £ 2.1) b m in order to estimate the source dimension (r ), seismic moment ( ) M0 , static stress drop (Ds ), apparent stress ( ) a s , seismic energy ( ) S E and moment magnitude ( ) W M for each of the events. It was observed that the ratio between radiated seismic energy and moment seismic (apparent stress) increases with increasing moment and hence magnitude at the observed range. As suggested by Abercrombie (1995), also in this work there is a breakdown in the scaling for earthquakes with magnitudes smaller than three ( < 3.0) W M , so that the rupture physics is different for larger events. If this assumption is valid, the earthquakes analyzed in this work are not selfsimilar. Thus, larger events tend to radiated more energy per unit area than smaller ones.

Chebyshev-Laurent polynomials and weighted approximation

Let (a, b) subset of (0, infinity) and for any positive integer n, let S-n be the Chebyshev space in [a, b] defined by S-n:= span{x(-n/2+k),k= 0,...,n}. The unique (up to a constant factor) function tau(n) is an element of S-n, which satisfies the orthogonality relation S(a)(b)tau(n)(x)q(x) (x(b - x)(x - a))(-1/2) dx = 0 for any q is an element of Sn-1, is said to be the orthogonal Chebyshev S-n-polynomials. This paper is an attempt to exibit some interesting properties of the orthogonal Chebyshev S-n-polynomials and to demonstrate their importance to the problem of approximation by S-n-polynomials. A simple proof of a Jackson-type theorem is given and the Lagrange interpolation problem by functions from S-n is discussed. It is shown also that tau(n) obeys an extremal property in L-q, 1 less than or equal to q less than or equal to infinity. Natural analogues of some inequalities for algebraic polynomials, which we expect to hold for the S-n-pelynomials, are conjectured.

Using the Natural Period of a Structure as an Indicator of the Significance of Second-Order Effects

This study investigates the feasibility of predicting the momentamplification in beam-column elements of steel moment-resisting frames using the structure's natural period. Unlike previous methods, which perform moment-amplification on a story-by-story basis, this study develops and tests two models that aim to predict a global amplification factor indicative of the largest relevant instance of local moment amplification in the structure. To thisend, a variety of two-dimensional frames is investigated using first and secondorder finite element analysis. The observed moment amplification is then compared with the predicted amplification based on the structure's natural period, which is calculated by first-order finite element analysis. As a benchmark, design moment amplification factors are calculated for each story using the story stiffness approach, and serve to demonstrate the relativeconservatism and accuracy of the proposed models with respect to current practice in design. The study finds that the observed moment amplification factors may vastly exceed expectations when internal member stresses are initially very small. Where the internal stresses are small relative to the member capacities, thesecases are inconsequential for design. To qualify the significance of the observed amplification factors, two parameters are used: the second-order moment normalized to the plastic moment capacity, and the combined flexural and axial stress interaction equations developed by AISC

Quantifying Earthquake Collapse Risk of Tall Steel Moment Frame Buildings Using Rupture-to-Rafters Simulations

There is a sparse number of credible source models available from large-magnitude past earthquakes. A stochastic source model generation algorithm thus becomes necessary for robust risk quantification using scenario earthquakes. We present an algorithm that combines the physics of fault ruptures as imaged in laboratory earthquakes with stress estimates on the fault constrained by field observations to generate stochastic source models for large-magnitude (Mw 6.0-8.0) strike-slip earthquakes. The algorithm is validated through a statistical comparison of synthetic ground motion histories from a stochastically generated source model for a magnitude 7.90 earthquake and a kinematic finite-source inversion of an equivalent magnitude past earthquake on a geometrically similar fault. The synthetic dataset comprises of three-component ground motion waveforms, computed at 636 sites in southern California, for ten hypothetical rupture scenarios (five hypocenters, each with two rupture directions) on the southern San Andreas fault. A similar validation exercise is conducted for a magnitude 6.0 earthquake, the lower magnitude limit for the algorithm. Additionally, ground motions from the Mw7.9 earthquake simulations are compared against predictions by the Campbell-Bozorgnia NGA relation as well as the ShakeOut scenario earthquake. The algorithm is then applied to generate fifty source models for a hypothetical magnitude 7.9 earthquake originating at Parkfield, with rupture propagating from north to south (towards Wrightwood), similar to the 1857 Fort Tejon earthquake. Using the spectral element method, three-component ground motion waveforms are computed in the Los Angeles basin for each scenario earthquake and the sensitivity of ground shaking intensity to seismic source parameters (such as the percentage of asperity area relative to the fault area, rupture speed, and risetime) is studied.

Under plausible San Andreas fault earthquakes in the next 30 years, modeled using the stochastic source algorithm, the performance of two 18-story steel moment frame buildings (UBC 1982 and 1997 designs) in southern California is quantified. The approach integrates rupture-to-rafters simulations into the PEER performance based earthquake engineering (PBEE) framework. Using stochastic sources and computational seismic wave propagation, three-component ground motion histories at 636 sites in southern California are generated for sixty scenario earthquakes on the San Andreas fault. The ruptures, with moment magnitudes in the range of 6.0-8.0, are assumed to occur at five locations on the southern section of the fault. Two unilateral rupture propagation directions are considered. The 30-year probabilities of all plausible ruptures in this magnitude range and in that section of the fault, as forecast by the United States Geological Survey, are distributed among these 60 earthquakes based on proximity and moment release. The response of the two 18-story buildings hypothetically located at each of the 636 sites under 3-component shaking from all 60 events is computed using 3-D nonlinear time-history analysis. Using these results, the probability of the structural response exceeding Immediate Occupancy (IO), Life-Safety (LS), and Collapse Prevention (CP) performance levels under San Andreas fault earthquakes over the next thirty years is evaluated.

Furthermore, the conditional and marginal probability distributions of peak ground velocity (PGV) and displacement (PGD) in Los Angeles and surrounding basins due to earthquakes occurring primarily on the mid-section of southern San Andreas fault are determined using Bayesian model class identification. Simulated ground motions at sites within 55-75km from the source from a suite of 60 earthquakes (Mw 6.0 − 8.0) primarily rupturing mid-section of San Andreas fault are considered for PGV and PGD data.

Shake-table tests of a reinforced concrete frame designed following modern codes: seismic performance and damage evaluation

This paper presents shake-table tests conducted on a two-fifths-scale reinforced concrete frame representing a conventional construction design under current building code provisions in the Mediterranean area. The structure was subjected to a sequence of dynamic tests including free vibrations and four seismic simulations in which a historical ground motion record was scaled to levels of increasing intensity until collapse. Each seismic simulation was associated with a different level of seismic hazard, representing very frequent, frequent, rare and very rare earthquakes. The structure remained basically undamaged and within the inter-story drift limits of the "immediate occupancy" performance level for the very frequent and frequent earthquakes. For the rare earthquake, the specimen sustained significant damage with chord rotations of up to 28% of its ultimate capacity and approached the upper bound limit of inter-story drift associated with "life safety". The specimen collapsed at the beginning of the "very rare" seismic simulation. Besides summarizing the experimental program, this paper evaluates the damage quantitatively at the global and local levels in terms of chord rotation and other damage indexes, together with the energy dissipation demands for each level of seismic hazard. Further, the ratios of column-to-beam moment capacity recommended by Eurocode 8 and ACI-318 to guarantee the formation of a strong column-weak beam mechanism are examined.

Seismic performance of brick infilled RC frame structures in low and medium rise buildings in Bhutan

The construction of reinforced concrete buildings with unreinforced infill is common practice even in seismically active country such as Bhutan, which is located in high seismic region of Eastern Himalaya. All buildings constructed prior 1998 were constructed without seismic provisions while those constructed after this period adopted seismic codes of neighbouring country, India. However, the codes have limited information on the design of infilled structures besides having differences in architectural requirements which may compound the structural problems. Although the influence of infill on the reinforced concrete framed structures is known, the present seismic codes do not consider it due to the lack of sufficient information. Time history analyses were performed to study the influence of infill on the performance of concrete framed structures. Important parameters were considered and the results presented in a manner that can be used by practitioners. The results show that the influence of infill on the structural performance is significant. The structural responses such as fundamental period, roof displacement, inter-storey drift ratio, stresses in infill wall and structural member forces of beams and column generally reduce, with incorporation of infill wall. The structures designed and constructed with or without seismic provision perform in a similar manner if the infills of high strength are used.