Ground motion selection and scaling procedure for non linear analyses of single degree of freedom system

The use of nonlinear time histories in seismic analysis and design has recently grown due to the development of sophisticated computing tools in the framework of performance-based earthquake engineering design. The selection and scaling of ground motion time histories that satisfy the seismic standards requirements at a particular site is a challenging task. When recorded accelerograms are limited or absent, several seismic regulations from around the world allow the use of ground motions generated through the simulation of the seismic wave propagation problem in the Earth crust. This thesis aims at investigating the issues related to the selection and scaling of earthquake ground motion for non-linear time history analyses of simplified structural models. Special emphasis is devoted to the utilization of simulated ground motions and their validation against analyses obtained with recorded motions. As an application case study, results of non-linear analyses of an elastoplastic single-degree-of-freedom system, with varying strength-reduction factors of elastic forces, subject to both spectrum-compatible recorded and simulated ground motions are analyzed and discussed.

L'uso di storie temporali non lineari nell'analisi e nella progettazione sismica è recentemente cresciuto grazie allo sviluppo di sofisticati strumenti di calcolo nell'ambito della progettazione ingegneristica sismica basata sulle prestazioni. La selezione e il ridimensionamento delle cronologie temporali del movimento del suolo che soddisfano i requisiti degli standard sismici in un determinato sito è un compito impegnativo. Quando gli accelerogrammi registrati sono limitati o assenti, diverse normative sismiche in tutto il mondo consentono l'uso dei movimenti del suolo generati attraverso la simulazione del problema della propagazione delle onde sismiche nella crosta terrestre. Questa tesi si propone di indagare le problematiche relative alla selezione e al ridimensionamento del moto del suolo sismico per analisi cronologiche non lineari di modelli strutturali semplificati. Particolare enfasi è dedicata all'utilizzo dei movimenti del suolo simulati e alla loro convalida rispetto alle analisi ottenute con i movimenti registrati. Come caso di studio applicativo, vengono analizzati e discussi i risultati delle analisi non lineari di un sistema elastoplastico a un grado di libertà, con diversi fattori di riduzione della forza delle forze elastiche, soggetto a movimenti del suolo registrati e simulati compatibili con lo spettro.