The increasing concern over seismic vulnerability and the need for effective retrofitting strategies have led to significant advancements in structural engineering. This thesis focuses on the seismic retrofitting of the existing building complex located in the Municipality of Venice in Marghera (VE), Via G. De Marchi, n.16, concentrating on the structural analysis of reinforced concrete (RC) structures, along with their principal elements (R.C. Columns and Shear Walls) with the application of PBO- FRCM (Polyparaphenylene Benzobisoxazole Fiber Reinforced Cementitious Matrix) composites. For the structural retrofit project, a comprehensive seismic vulnerability assessment was conducted using both the original design documentation and additional data obtained from in-situ tests performed on the building. This study aimed to identify structural risk indices, focusing on deficiencies related to load-bearing capacity and deformation behavior under seismic excitation. To achieve a thorough evaluation, the analysis employed both Two-Dimensional (2D) linear and Three-Dimensional (3D) non-linear Finite Element (FE) models, allowing for a detailed understanding of the structural response under seismic loading conditions. The 2D linear analysis provided initial insights into global structural behavior, while the 3D non-linear FE modeling allowed for a more refined assessment of localized inelastic deformations and potential failure mechanisms. These modeling approaches enabled the identification of critical weaknesses, guiding the development of effective retrofitting strategies. The motivation behind this study stems from the urgent need to enhance the resilience of existing structures, particularly in seismically active regions, where ensuring structural safety is paramount. The findings of this research contribute to the optimization of retrofitting methodologies, with a particular focus on the application of Fabric-Reinforced Cementitious Matrix (FRCM) composites. By integrating advanced numerical modeling techniques with experimental validation, this study provides valuable guidance in designing and implementing efficient, cost-effective, and durable seismic retrofitting solutions for vulnerable buildings.
La crescente preoccupazione per la vulnerabilità sismica e la necessità di strategie efficaci di adeguamento hanno portato a significativi progressi nel campo dell’ingegneria strutturale. Questa tesi si concentra sull’adeguamento sismico del complesso edilizio esistente situato nel Comune di Venezia, in Marghera (VE), Via G. De Marchi, n.16, con particolare attenzione all’analisi strutturale delle strutture in calcestruzzo armato (C.A.) e dei loro principali elementi (pilastri in C.A. e pareti di taglio), attraverso l’applicazione di materiali compositi PBO-FRCM (Polyparaphenylene Benzobisoxazole Fiber Reinforced Cementitious Matrix). Per il progetto di adeguamento strutturale, è stata condotta una valutazione approfondita della vulnerabilità sismica utilizzando sia la documentazione progettuale originale che dati aggiuntivi ottenuti da prove in situ eseguite sull’edificio. Questo studio ha l’obiettivo di identificare gli indici di rischio strutturale, concentrandosi sulle carenze relative alla capacità portante e al comportamento deformativo sotto sollecitazione sismica. Per ottenere una valutazione completa, l’analisi è stata condotta mediante modelli agli Elementi Finiti (FE) sia bidimensionali (2D) lineari che tridimensionali (3D) non lineari, consentendo di comprendere in dettaglio la risposta strutturale in condizioni di carico sismico. L’analisi lineare 2D ha fornito una prima interpretazione del comportamento globale della struttura, mentre la modellazione non lineare 3D ha permesso una valutazione più dettagliata delle deformazioni inelastiche localizzate e dei potenziali meccanismi di collasso. Questi approcci di modellazione hanno permesso di individuare le criticità strutturali, guidando lo sviluppo di strategie di adeguamento efficaci. La motivazione di questo studio deriva dalla necessità urgente di migliorare la resilienza delle strutture esistenti, in particolare nelle aree sismicamente attive, dove garantire la sicurezza strutturale è di fondamentale importanza. I risultati della ricerca contribuiscono all’ottimizzazione delle metodologie di adeguamento sismico, con particolare attenzione all’applicazione dei compositi FRCM (Fabric-Reinforced Cementitious Matrix). Integrando tecniche avanzate di modellazione numerica con la validazione sperimentale, questo studio fornisce un contributo significativo alla progettazione e implementazione di soluzioni di adeguamento sismico efficienti, economicamente vantaggiose e durature per edifici vulnerabili.
Seismic retrofitting project with three-dimensional (3D) nonlinear finite element (FE) formulation model to analyse the performance of RC columns and shear walls strengthened with PBO-FRCM composite
De La Hoz Ballesteros, Roy Alberto
2023/2024
Abstract
The increasing concern over seismic vulnerability and the need for effective retrofitting strategies have led to significant advancements in structural engineering. This thesis focuses on the seismic retrofitting of the existing building complex located in the Municipality of Venice in Marghera (VE), Via G. De Marchi, n.16, concentrating on the structural analysis of reinforced concrete (RC) structures, along with their principal elements (R.C. Columns and Shear Walls) with the application of PBO- FRCM (Polyparaphenylene Benzobisoxazole Fiber Reinforced Cementitious Matrix) composites. For the structural retrofit project, a comprehensive seismic vulnerability assessment was conducted using both the original design documentation and additional data obtained from in-situ tests performed on the building. This study aimed to identify structural risk indices, focusing on deficiencies related to load-bearing capacity and deformation behavior under seismic excitation. To achieve a thorough evaluation, the analysis employed both Two-Dimensional (2D) linear and Three-Dimensional (3D) non-linear Finite Element (FE) models, allowing for a detailed understanding of the structural response under seismic loading conditions. The 2D linear analysis provided initial insights into global structural behavior, while the 3D non-linear FE modeling allowed for a more refined assessment of localized inelastic deformations and potential failure mechanisms. These modeling approaches enabled the identification of critical weaknesses, guiding the development of effective retrofitting strategies. The motivation behind this study stems from the urgent need to enhance the resilience of existing structures, particularly in seismically active regions, where ensuring structural safety is paramount. The findings of this research contribute to the optimization of retrofitting methodologies, with a particular focus on the application of Fabric-Reinforced Cementitious Matrix (FRCM) composites. By integrating advanced numerical modeling techniques with experimental validation, this study provides valuable guidance in designing and implementing efficient, cost-effective, and durable seismic retrofitting solutions for vulnerable buildings.| File | Dimensione | Formato | |
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https://hdl.handle.net/10589/235986