Seismic retrofitting strategies of an elevated silo structure by means of isolation devices

This thesis studies the adequacy of an elevated silo structure by means of isolation devices in different levels of the system. The case study is located in an industry complex in Rosignano Solvay, province of Livorno. The silo’s structure is composed by a group of three elevated silos supported by a steel frame. The structure was modeled with finite element software, considering the technical details in the structure and the posterior modification of the substructure. The aim of this work is to determine the best combination for: location of seismic isolators in the structure; and reconfiguration of the substructure, resulting in the overall improvement of the system based on nonlinear dynamic analysis with high seismicity accelerograms. The criteria used to determine the improvement of the structure were: yield index, displacement of the structure, base shear and uplift phenomenon. The methodology of this project comprises the following three steps: First, the reconfiguration of the substructure supporting the silos, improving the torsional effects that were present in the original structure as a result of the asymmetrical shape in the configuration of the columns. Second, the isolation of the structural system at the ground, 1st and 2nd level by means of sliding pendulum isolators. Third, the performance of several nonlinear transient dynamic analyses in the time domain using selected accelerograms in accordance to the research project PROINDUSTRY. The results obtained show the efficacy of the adopted system in improving of the overall behavior of the structure specially, when the isolators are placed in the second level. This is particularly evident in the decrease of overturning moment for the named configuration, which consequently decrease the arm of this moment. Furthermore, it is shown that the isolation system has a high efficiency in dissipating the seismic energy and evidence that seismic isolators are an effective solution to seismic effects on industrial structures.

Questa tesi studia l’adeguatezza di una struttura di sili sopraelevati per mezzo di dispositivi di isolamento a diverse livelli del sistema. Il caso studio è localizzato nel complesso industriale di Rosignano Solvay, provincia di Livorno. Gli struttura di sili e composta da tre sili sopraelevati supportata in un telaio di acciaio. La struttura è stata modellata con un software d’elementi finiti, considerando i suoi dettagli tecnici e la posteriore modificazione della sub struttura. L’oggetto di questo lavoro è quello di determinare la maggiore combinazione di: localizzazione degli isolatori sismici; e riconfigurazione della sub struttura, resultando in un miglioramento generale della struttura basato in un’analisi dinamico non lineare con accelerogrammi di alta intensità. I criteri usati per determinare il miglioramento della struttura sono: indice di plasticizzazione, spostamento della struttura, taglio alla base, e il fenomeno di sollevamento. La metodologia usata per questo progetto, comprende i seguenti tre pasi: prima, la riconfigurazione della sub struttura che supporta i sili, migliorando l’effetto torsionale che si presentarono nella struttura originale come risulta della sua forma asimmetrica nella configurazione delle colone. Secondo, l’solazione della struttura nel piano terra, primo e secondo livello tramite isolatori scorrevole pendolo. Terso, la esecuzione di parecchi analisi dinamico non lineare nel dominio del tempo, usando i accelerogrammi selezionate d’accordo con il progetto di ricerca PROINDUSTRY I risultati ottenuti mostrano l’efficacia del sistema adottato in migliorare il comportamento generale della struttura, specificamente, quando gli isolatori sono messi nel secondo livello. Questo e particolarmente evidente nella diminuzione del momento ribaltante per questa configurazione, che anche diminuisce il braccio di questo momento. Inoltre, questo mostra che il sistema d’isolamento ha un’alta efficacia nel discipare l’energia sismica e prova che gli isolatori sismici sono una soluzione effettiva per gli effetti sismici nelle strutture industriale.