Numerical modeling of a flat plate building for seismic actions

Flat plate buildings are widely used in several countries. Nonetheless, their behavior under gravity and seismic loads is still not fully clarified. As a consequence, European research is addressed at filling the gaps of Eurocode 8 in the design of flat slab frames under seismic actions. As a matter of fact the current version of the European code does not cover the design of flat slab buildings in seismic regions, differently from the American code which provides the possibility to design them as primary elements in areas of low and medium seismicity. Within this framework it is necessary to validate a method to model flat slab buildings taking into account non linearities in order to estimate and verify their ductility and behavior factor. In this context, the SlabSTRESS project was undertaken at the ELSA Reaction Wall of the Joint Research Centre. The test specimen was a full-scale two-storey flat slab structure subject to pseudo-dynamic and cyclic quasi-static loads. The aim of this thesis is the validation of a numerical model for the simulation of flat slab buildings response to seismic actions. Among others, the grid method developed by Coronelli has the advantage to introduce the non linearities of the structure through bending, shear and torsion plastic hinges concentrated at the intersection points of the grid geometry which models tridimensionally the flat slab of the building. For this purpose the aforementioned two-storey flat slab structure tested at the ELSA Reaction Wall of the Joint Research Centre has been numerically modeled according to Coronelli grid method. The analysis shows a good correlation between experimental and numerical results, thus allowing to use this method for future applications in the development of a design criterion for flat slab buildings in seismic regions.

L’uso degli edifici a piastra è diffuso in molti Paesi. Nonostante ciò il loro comportamento sotto l’azione di carichi gravitazionali e carichi sismici è ancora oggetto di studio. In particolare in Europa la ricerca in questo ambito è indirizzata a colmare le lacune dell’Eurocodice 8 nella progettazione di edifici a piastra sottoposti ad azioni sismiche. Infatti la corrente versione dell’Eurocodice non tratta la progettazione di edifici a piastra in zona sismica, a differenza della normativa americana che prevede la possibilità di progettarli come elementi primari in zone di bassa e media sismicità. In questo contesto risulta necessaria la validazione di un metodo per modellare tali edifici prendendone in considerazione le non linearità, al fine di stimare e verificare la loro duttilità e il relativo fattore di comportamento. In questo contesto, è stato avviato il progetto SlabSTRESS presso l’ELSA Reaction Wall del Joint Research Centre. La struttura sottoposta a sperimentazione consiste in un edificio a piastra a due piani in scala reale sottoposto a carichi pseudo-dinamici e carichi ciclici quasi statici. Lo scopo di questa tesi è la validazione di un modello numerico per la simulazione della risposta alle azioni sismiche degli edifici a piastra. Tra gli altri, il metodo a graticcio di Coronelli ha il vantaggio di introdurre le non linearità della struttura mediante cerniere plastiche a flessione, torsione e taglio concentrate nei punti di intersezione della maglia che modella tridimensionalmente la piastra dell’edificio. Per questo scopo il suddetto edificio sottoposto a sperimentazione presso l’ELSA Reaction Wall del Joint Research Centre è stato modellato numericamente secondo il metodo a graticcio di Coronelli. L’analisi mostra una buona correlazione tra risultati numerici e sperimentali, rendendo così possibile l’utilizzo di questo metodo per applicazioni future nello sviluppo di un criterio di progetto e verifica degli edifici a piastra in zona sismica.