Design and simulation of shake table tests with dissipative and repairable steel-concrete composite frames

This thesis studied the implementation of Dissipative Repairable Components (DRCs) for composite steel-concrete buildings within the context of EU-RFCS DISSIPABLE project. The thesis focuses on the design and numerical simulation of half-scale specimens that will be tested experimentally on a shake table in the later stages of DISSIPABLE project. Numerical models for full-scale and half-scale structures have been analyzed using finite element software SAP2000. Similitude law has been used to scale-down the full-scale structure to perform the test using the available shake table. In order to simulate the shake table tests, non-linear time history analyses have been performed for all the models. Two structures have been compared: a structure without DRCs designed according to the Eurocodes and a structure with DRCs. The results show that when the structure is equipped with DRCs, the main structural members remain undamaged after the time history analysis of strong earthquakes. This damage concentration would lead to a dramatic decrease in the repair costs as well as environmental impact of the resilient structures with DRCs. The specimens designed during this thesis will be constructed and tested in the laboratory of National Technical University of Athens in 2020.

La seguente tesi ha come oggetto l'implementazione di Componenti Dissipative e Riparabili (CDRs) per edifici compositi in acciaio-calcestruzzo nel contesto del progetto DISSIPABLE EU-RFCS. La tesi si concentra sulla progettazione e l’analisi numerica di campioni su mezza scala che saranno testati sperimentalmente su tavola vibrante nelle fasi successive del progetto DISSIPABLE. I modelli numerici delle strutture a grandezza naturale e mezza scala sono stati analizzati utilizzando il software ad elementi finiti SAP2000. La legge di similitudine è stata utilizzata per scalare la struttura a grandezza naturale per test su tavola vibrante. Al fine di riprodurre i test su tavola vibrante, sono state eseguite analisi dinamiche non lineari di tipo “time-history” su tutti i modelli. Sono state confrontate due strutture: una struttura senza CDR progettata secondo gli Eurocodici e una struttura con CDR. I risultati ottenuti dimostrano che quando la struttura è dotata di CDR, i principali elementi strutturali rimangono integri dopo l'analisi dinamica a seguito di forti terremoti. La raggiunta accumulazione di danno porterebbe a una drastica riduzione dei costi di riparazione nonché al miglioramento dell'impatto ambientale delle strutture resilienti con i CDR. I campioni progettati nell’ambito dello studio della tesi saranno costruiti e testati nel laboratorio dell'Università tecnica nazionale di Atene nel 2020.