Seismic behavior of unbonded post-tensioned precast concrete beams

Seismic design of building has been based on protection of human lives from large earthquakes by utilizing structure’s plastic deformation capacity. After recent large earthquakes some building structures suffered cracking and residual deformation, consequently they had large damage and had to be demolished. Although the human lives are the most important, it is also desirable to minimize damage to building components. This study investigates the efficiency of unbonded post-tensioned precast concrete beams which are very efficient for the damage control. An experimental investigation has been carried in order to understand the cyclic properties of the self-centering structural system, failure mode and damage behavior. A total of eight unbonded post-tensioned precast beam were tested. The tests have shown desirable seismic characteristics such as a self-centering capa- bility and an ability to undergo large nonlinear lateral displacements while suffering little damage. In order to predict the outcome of further tests, and to allow for analysis of different testing sequences, two numerical models are developed to predict the shear-rotation relationship of this type of connections. A simpler, phenomenological one, is first presented. Subsequently a more refined one, which is based on an iterative sectional procedure, is introduced. This model focuses on the gap-opening mechanism at the beam-column interface. The accuracy of the proposed models is illustrated by comparing their behavior with results of recent experiments. For the more refined model a satisfactory agreement is obtained between analytical and experimental results in terms of initial stiffness, cracking moment, maximum shear force.

La progettazione sismica degli edifici si e' basata per lungo tempo sulla salva-guardia delle vite umane utilizzando le propriet`a plastiche degli elementi strutturali. L’attuale progettazione assicura che l’edificio sviluppi la connessione piu` debole dove il progettista vuole. Tale approccio svilupper`a un comportamento plastico il quale proteggerà la struttura da eventuali collassi fragili. Negli instanti successivi al sisma ampie fessure e deformazioni plastiche saranno presenti all’interno della struttura la quale dovrà essere sottoposta ad attività di manutenzione oppure demolita. Sebbene le vite umane risultino l’obbiettivo primario, particolare attenzione deve essere data al controllo del danno. Tale elaborato illustrerà le capacità di una innovativa connessione sismica la quale utilizza sistemi analogi alla precompressione a cavi non aderenti (unbonded tendons). Una serie di 7 travi post-tese sono state testate in laboratorio mostrando un efficiente comportamento quale un’azione autoricentrante e la possibilità di sviluppare capacità non lineari ma controllandone il danno. Inoltre una procedura di simulazione e’ proposta la quale e' basata su un analisi sezionale iterativa per predire il comportamento della connessione. I risultati analitici ottenuti sono stati validati con risultati sperimentali di otto travi precompresse con cavi non aderenti.