Modelling of three shaking table tests on a stone masonry building through an advanced macroelement model

Nowadays, the equivalent-frame modelling of unreinforced masonry buildings represents an efficient and suitable approach for the vulnerability assessment of their global response under seismic loading. This thesis represents an application and validation of an advanced three-dimensional macro element model, developed and implemented in the software OpenSees, for simulating both the in-plane and out-of-plane response of masonry elements. The discretization of a masonry wall into an equivalent frame of pier and spandrel is the first step when performing an analysis. This phase is mostly not automated, and requires some engineering judgement since it can affect, to a certain extent, the outcome in terms of stiffness, strength and drift capacity. The procedure has been automated through the development and application of the algorithm able to process the geometric data and create from them an EFM that can be directly fed into a software. Once the specific information for the application of the 3D macro element has been generated, its validation in terms of results of nonlinear static and dynamic analyses has been performed. A shaking table test campaign performed in Eucentre (Pavia) was used to validate the numerical results. Such campaign involved three tests on a stone masonry building with the same layout, featuring different floor systems and floor to wall connections. The three different configurations have been modelled, and allowed investigating the effect of the diaphragm stiffness on the seismic response of the three buildings.

Il Metodo del Telaio Equivalente (EFM) può essere considerato, al giorno d'oggi, uno strumento efficiente e adatto per la valutazione della vulnerabilità sismica di edifici in muratura non rinforzati. Questa tesi rappresenta un’applicazione e validazione di un macro-modello tridimensionale sviluppato sul software di calcolo OpenSees, utilizzato per simulare sia il comportamento in piano che fuori piano di elementi in muratura. La discretizzazione di strutture in muratura in un telaio equivalente composto da maschi e fasce di piano rappresenta una fase preliminare per l’analisi strutturale. Quest’ultima richiede un giudizio ingegneristico considerando la sua influenza nei risultati in termini di rigidezza, massima capacità laterale e duttilità. Questa fase è stata automatizzata tramite l’implementazione e l’applicazione di un algoritmo in grado di analizzare la geometria della struttura e creare un EFM compatibile con il software di calcolo. Una volta che tutte le informazioni necessarie per l’applicazione del macro-elemento 3D sono state generate, la sua validazione in termini di risultati di analisi statiche non lineari e dinamiche è stata effettuata. Per quest’ultimo fine sono stati presi in considerazione i risultati ottenuti sperimentalmente dall’Eucentre di Pavia. Questa campagna sperimentale comprende tre strutture in muratura avente stessa configurazione geometrica ma diversi livelli di rinforzo coinvolgenti rigidezze di piano e connessioni muro-solaio. Le tre configurazioni sono state modellate e l’influenza sulla risposta sismica data della rigidezza del diaframma è stata investigata.