A synthetic approach to tall building design with respect to horizontal effects

Among the actions to which a structure may be subjected, wind and earthquake are those which most affect the design, especially in considerably high buildings. Considering the impact of wind rather than earthquake in the design process leads to the construction of systems with substantially different responses and structural features. Current regulations deal with these actions as completely independent: they allow to determine the dominant action, but do not consider the increased risk associated with structures potentially exposed to both hazards. In recent years there has been a renewed and growing interest in revisiting and upgrading standard requirements of the codes, introducing new methods of analysis which are more oriented to the structural performance. The adoption of new approaches such as the Performance Based Design would allow buildings to meet expectations in a predictable and reliable manner, improving safety, optimizing design and reducing costs. The present work intends firstly to define, through the simplified methods proposed by the standards, the conditions under which the action governing the project is wind or earthquake. However, the codes only allow to approximatively reproduce the real behaviour of a building, especially if tall. The second part of this work aims therefore to investigate the effectiveness of a refined analytical model - the Coupled Two Beams continuous model - which allows the overall response of a structure to be analysed, to combine both the flexural and the shear behaviours and to easily but comprehensively capture its main characteristics.

Tra le azioni che sollecitano una struttura, vento e sisma sono quelle che più condizionano il design, soprattutto se si tratta di edifici di notevole altezza. Considerare a livello di progettazione l’impatto del vento piuttosto che quello del sisma porta alla realizzazione di edifici con risposta e caratteristiche strutturali sostanzialmente diverse. Le normative attuali trattano tali azioni come completamente indipendenti: esse consentono di determinare l’azione dominante, ma non tengono conto dell’aumento del rischio associato a strutture potenzialmente esposte ad entrambe le azioni. L’obiettivo di migliorare la progettazione sta facendo crescere l’interesse verso la revisione e l’aggiornamento delle prescrizioni standard dei codici, introducendo nuovi metodi di analisi più orientati alla performance strutturale. L’adozione di nuove metodologie come il Performance Based Design consentirebbe di realizzare edifici che rispondano alle aspettative in maniera prevedibile ed affidabile, migliorando la sicurezza, ottimizzando il design e riducendo i costi. Il presente elaborato si propone in primis di definire, attraverso i metodi semplificati proposti dalle norme, in quali condizioni l’azione dominante il progetto sia il vento oppure il sisma. Le norme tuttavia consentono di riprodurre solo approssimativamente il reale comportamento di un edificio, specie se alto. Nella seconda parte di questo lavoro si è pertanto voluto indagare l’efficacia di un modello analitico raffinato – il Coupled Two Beams continuous model – che consente di analizzare globalmente il comportamento di una struttura, di combinare la duplice natura flessionale ed a taglio della risposta e di cogliere in maniera semplice ma allo stesso tempo più completa le sue principali caratteristiche.